국내 연구진, `페로브스카이트 태양전지` 세계 최고효율 구현

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국내 연구진, `페로브스카이트 태양전지` 세계 최고효율 구현
국내 연구진이 차세대 태양전지로 주목받는 페로브스카이트 태양전지의 효율을 세계 최고 수준인 18.4%까지 높이는 데 성공했다.

석상일 한국화학연구원 박사(사진)팀은 무기물과 유기물을 합성해 낮은 비용으로 고효율 페로브스카이트 태양전지를 제조하는 기술을 개발했다고 8일 밝혔다.

무·유기 하이브리드 페로브스카이트 태양전지는 값싼 무기물과 유기물을 결합, 페로브스카이트 결정 구조를 가지면서 화학적으로 쉽게 합성되는 소재로 만든 태양전지다. 이렇게 제작된 태양전지는 햇빛을 전기로 바꾸는 광전 변환효율이 뛰어나고 제조공정도 경제적이다.

현재 연구되는 유·무기 하이브리드 페로브스카이트 중에서는 메틸암모늄과 포름아미디늄을 이용한 물질이 유망한 소재로 꼽히고 있으나 두 가지 모두 안정성이 떨어지고 효율이 실리콘 태양전지보다 낮은 단점이 있었다.

연구팀은 기존 포름아미디늄 기반 페로브스카이트에 메틸암모늄 페로브스카이트를 첨가해 조성과 구조를 바꿨다. 이를 통해 태양광을 흡수하는 파장 대역을 늘리고 결정구조의 안정성을 높였다.

이 기술을 통해 효율 18.4%의 태양전지를 만드는 데 성공했으며, 이 기술을 바탕으로 미국 재생에너지연구소가 공인하는 페로브스카이트 태양전지 효율 순위에서도 가장 높은 20.1%로 공식 등재됐다.

연구팀은 유·무기물 혼합 페로브스카이트 태양전지에 저가 화학소재를 저온 코팅하는 간편한 제조 기술로 비용도 낮췄다.

석 박사는 "저가공정으로 개발된 기존 태양전지의 효율성 한계를 극복할 수 있는 공정기술을 개발한 데 의미가 있다"며 "향후 대면적 연속공정 기술과 높은 안정성을 보유한 원천기술 개발을 통해 실용화가 이뤄질 수 있을 것으로 기대된다"고 말했다.

연구결과는 국제학술지 '네이처(Nature)' 7일자(현지시간) 온라인판에 게재됐다.

백나영기자 100na@dt.co.kr

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