화학뉴스

페로브스카이트(Perovskite) 태양전지는 글로벌 시장이 2035년 10조원에 달할 것으로 예상된다.
태양전지는 지속가능 사회 실현을 위해 보급이 확대되고 있으며 현재 실리콘(Silicone)을 사용한 무기계가 주류를 이루고 있으나 도포 방식으로 생산해 곡면에도 설치할 수 있는 유기계 역시 기대를 모으고 있다.
특히, 페로브스카이트 태양전지는 화학기업과 벤처들도 앞다투어 개발할 만큼 많은 주목을 받고 있다.
중국 태양광 메이저 진코솔라(Jinko Solar)는 2022년 기존의 P형 실리콘 태양전지보다 변환효율이 높은 N형 실리콘 태양전지를 양산화함으로써 패널 변환효율을 약 23%로 올렸고 2030년 이후로 N형 실리콘과 차세대 태양전지를 조합하는 형태가 일반화될 것으로 전망하고 있다.
실제로 N형은 최대 변환효율 한계가 27%이기 때문에 차세대 태양전지와 조합한 탠덤 방식으로 30% 이상을 달성하기 위한 연구개발(R&D)이 본격화되고 있으며 국내에서는 한화큐셀이 2026년 양산화를 목표로 페로브스카이트-결정질 실리콘 탠덤 태양전지를 개발하고 있다.
페로브스카이트 태양전지는 2009년 일본 요코하마(Yokohama) 도인(Toin)대학 미야사카 쓰토무 교수가 개발한 차세대제품으로 유기계로 분류된다.
페로브스카이트 결정으로 만든 광흡수층을 도포하는 방식으로 형성하기 때문에 필름에 바르는 것만으로 태양전지화할 수 있다는 혁신 기술로 주목되며 소재 코스트가 실리콘계 태양전지의 10% 수준에 불과해 코스트 경쟁력이 우수하다는 강점을 갖추고 있다.
미야사카 쓰토무 교수는 최초로 논문을 발표한 이래 약 10년 동안 페로브스카이트 태양전지로 다결정 실리콘 태양전지 수준의 변환효율을 달성해 페로브스카이트 태양전지가 색소증감태양전지(DSC), 유기박막태양전지(OPV) 등 다른 유기계 차세대 태양전지와는 차별화된 포지션을 확보하도록 했다.
Fuji Keizai에 따르면, 현재 페로브스카이트 태양전지 개발에서 실증까지 나아간 곳이 꽤 있기 때문에 2020년대 후반부터 양산화가 진행된다면 2025년에는 글로벌 시장이 약 2조원에 달하고 2035년 탠덤 방식 보급을 타고 10조원을 돌파할 수도 있을 것으로 평가된다.
일본 화학기업들은 최근 페로브스카이트 태양전지 연구를 강화하고 있다.
세키스이케미칼(Sekisui Chemical)은 지하철 역이나 건물 외벽, 화력발전소 등에서 실증실험을 진행하며 10년 이상 유지되는 내구성과 변환효율을 확인하고 있으며, 도시바(Toshiba)는 변환효율 향상을 위해 도포 방식을 개선해 실증을 추진하고 있다.
교토(Kyoto)대학발 스타트업인 Enecoat Technologies는 실내 조명용으로 페로브스카이트 태양전지를 활용하는 방안을 검토하고 있다. 조도가 낮을 때 발전하도록 해 센서 전원으로 활용 가능할 것으로 기대하고 있다.
페로브스카이트 태양전지에 납이 사용되는 단점을 개선하기 위해서는 은, 비스무트 등을 대체 투입하는 연구개발도 진행되고 있다.
진코솔라는 방사선에 내구성을 갖춘 페로브스카이트 태양전지로 우주 분야를 개척할 수 있을 것으로 판단하고 인수합병(M&A)에 관심을 나타내고 있다. (K)