국내 연구진이 세계 최고 효율에 근접하면서 가격은 크게 낮춘 태양전지 기술 개발에 성공해 상용화 가능성을 열었다.
대구경북과학기술원(DGIST) 태양에너지융합연구센터는 '진공 스퍼터링' 공정을 이용해 국내 최고 효율이자 세계 최고 수준에 근접한 12.3%의 광전변환효율을 가진 'CZTSSe(구리·아연·주석·황·셀레늄) 박막 태양전지' 개발에 성공했다고 14일 밝혔다.
연구팀이 개발 중인 CZTSSe 태양전지는 기존의 CIGS(구리·인듐·갈륨·셀레늄) 박막 태양전지 구성 성분 가운데 매장지가 한정된 인듐과 갈륨 원소를 부존량이 풍부한 아연과 주석으로 대체해 가격을 낮추고 상용화 가능성을 높인 것이 특징이다.
현재 CZTSSe 박막 태양전지의 세계 최고 효율은 미국 IBM에서 달성한 12.6%이지만, 제작 공정 가운데 독성이 높은 '하이드라진 용액'을 사용해 상용화에 어려움을 겪어왔다. 이에 연구팀은 태양전지의 흡수층을 형성하는 구리, 아연, 주석을 낮은 진공도에서 태양전지 기판에 직접 막을 형성하는 진공 스퍼터링 공정을 적용했다. 이 공정을 적용한 태양전지는 증착 능력과 복잡한 물질을 유지하는 능력이 뛰어나고 공정 재현성이 우수해 상용화가 용이하다.
김대환 센터장은 "그동안의 어려움을 극복하며 축적된 노하우를 바탕으로 지속적인 연구를 통해 탈희유원소 기반 태양전지 분야 세계 최고 효율을 달성하고자 한다"며 "2∼3년 이내에 16% 수준까지 광전변환효율을 끌어올려 상용화 가능성을 높이는 데 최선을 다할 것"이라고 말했다.
남도영기자 namdo0@dt.co.kr
세계 최고 수준의 효율을 가진 'CZTSSe 박막 태양전지'를 개발한 DGIST 태양에너지융합연구센터 김대환 센터장 연구팀(DIGST 제공)
