국내 연구진이 범용 원소를 기반으로 저렴하고 효율적인 박막태양전지를 개발했다.
한국연구재단(이사장 조무제)은 허재영 전남대학교 교수(사진)팀이 주석 황화물을 기반으로 태양광 흡수층 형상 제어 기술을 개발해 장시간 안정적인 박막태양전지를 제작하는 데 성공했다고 15일 밝혔다.
태양전지는 햇빛으로 전기를 생성하는 전지로, 화석연료를 대체할 차세대 신재생에너지의 대표 주자이다. 그 중에서도 값싼 금속기판 위에 반도체 박막 형성을 통해 제조하는 박막태양전지는 가격 경쟁력이 뛰어나서 많은 주목을 받고 있다. 현재 상용화된 박막태양전지는 높은 에너지변환 효율을 가지고 있으나, 매장량이 적은 인듐과 갈륨을 사용하고 있어 제작비용이 높은 한계가 있다.
연구팀은 단순하고 대량생산에 적합한 '기상증착법'을 이용해 주석 황화물의 형상제어 기술을 확보하고 이를 박막태양전지에 적용했다. 연구팀은 주석 황화물 흡수층 형성 과정의 반응속도를 제어해 기존에 알려진 판상 형태가 아닌 고밀도의 정육면체 형태의 최종 표면 형성이 가능하다는 것을 실험적으로 제시했다. 이를 통해 제작된 박막태양전지는 2.984%의 광변환 효율을 보였고, 6개월 이상의 장기간 공기 노출에도 초기 효율의 98.5%를 유지하는 우수한 대기 안정성을 나타냈다. 이는 카드뮴 황화물 버퍼층을 기반으로 하는 주석 황화물 박막태양전지 중 최고효율에 해당한다고 연구팀은 설명했다.
허재영 교수는 "기존의 복잡한 조성을 갖는 박막태양전지 흡수층 소재 제작의 어려움을 극복하고 단순 친환경 원소를 기반으로 하는 흡수층 소재 연구의 기반을 마련한 것"이라며 "화석연료를 대체할 정도로 경제성을 확보한 차세대 박막태양전지 개발을 앞당길 수 있을 것으로 기대한다"고 말했다.
이번 연구성과는 에너지 분야 국제학술지 '어드밴스드 에너지 머터리얼즈'(Advanced Energy Materials)에 발표됐다.
남도영기자 namdo0@dt.co.kr
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