국내 연구팀이 얇은 태양전지인 박막태양전지를 유해용매를 사용하지 않고 대량으로 생산할 수 있는 기술을 개발했다.
한국과학기술연구원(KIST)은 광전하이브리드연구센터 이도권 박사와 물질구조제어연구단 조소혜 박사 공동 연구팀이 박막태양전지에 필요한 나노결정 잉크를 독성이 없는 범용 원소들만으로 대량 제조하는 기술을 개발했다고 10월15일 발표했다.
지금까지 개발된 박막태양전지는 대부분 CIGS(구리‧인듐‧갈륨‧셀레늄) 또는 CdTe(카드뮴텔룰라이드) 화합물에 기반한 것으로 인듐, 갈륨, 테릴륨과 같은 희소원소 또는 카드뮴 등 유해원소로 이뤄진데다 원가가 비싸 상용화에 어려움이 있었다.
이에 따라 희소‧유해원소를 대체하기 위해 무독성 범용원소만으로 구성되고 원가가 저렴한 CZTS(구리‧아연‧주석‧황) 박막태양전지에 대한 관심이 집중되고 있다.
연구팀은 기존의 화학용액 반응법 대신 프린팅 방법을 이용해 구리, 아연, 주석, 황을 기계화학적으로 반응시켜 CZTS 나노결정을 합성하는데 성공했다.
프린팅 방법은 나노분말 원료를 잉크로 만들어 인쇄하듯 태양전지를 제조하는 방법으로 기존 유해 화학용매를 사용한 것보다 생산공정을 10시간 이상 단축할 수 있고 비용도 저렴한 것이 특징이다.
연구팀 이도권 박사는 “개발기술로 제조된 나노결정이 대기 중에서 1년 이상 화학적·구조적으로 안정하다는 것이 확인됐다”며 “분말공정을 이용한 박막태양전지의 상용화에 크게 기여할 수 있을 것”이라고 밝혔다.
연구결과는 나노기술 분야의 국제학술지인 Nanoscale의 10월21일자 표지 논문으로 선정됐다.