[오늘의 과학자]'효율 20.1% 달성' 韓 태양전지 기술 선두

[화학硏 연구팀, '화학분자 교환법' 원천기술 개발…"대규모 공정에 쉽게 적용…빠른 상용화 가능"]

신규 화학분자 교환법과 기존 공정으로 제작한 소자의 대표 전류-전압 곡선 (위) 및 방법에 따른 소자의 효율 통계 분포 (아래)

한국화학연구원 석상일 박사 연구팀이 '페로브스카이트 태양전지' 효율을 20.1%까지 끌어올리는 새 공정 기술을 개발했다고 22일 밝혔다.

'페로브스카이트 태양전지'는 기존 실리콘 태양전지보다 제조 단가가 저렴한 차세대 태양전지를 말한다.

연구팀은 지난 1월 개발한 페로브스카이트 태양전지의 추가 효율 향상을 위해 '화학분자 교환법'이라는 새로운 방식의 제조 공정을 개발했다. 이를 이용해 태양광을 더 효과적으로 흡수할 수 있는 고품질의 박막을 제조할 수 있었다.

'화학분자 교환법'은 서로 다른 화학분자가 순간적으로 교환될 수 있는 공정으로 결함이 적고 결정성이 우수한 화학물질을 제조하는 방법이다. 용액공정을 이용해 대규모로 제작할 수 있는 장점도 있다.

이 공정을 통해 제작한 태양전지는 상용화된 실리콘 태양전지와 비슷한 에너지 변환효율인 20.1%를 나타냈다. 이 수치는 미국 재생에너지연구소(NREL)로부터 공식 인증을 받은 것이다. NREL은 태양전지와 같은 신재생에너지를 연구하는 미국의 대표적인 국가 연구기관이다.

석상일 박사/사진=화학硏

석 박사는 "미래 신재생 에너지 경쟁에서 선두를 점할 수 있는 원천기술을 개발한 것"이라며 "이번 공정 기술은 대규모 연속공정 기술에 쉽게 적용할 수 있어 빠른 상용화가 가능하다"고 말했다.

이번 연구성과는 국제학술지인 사이언스 익스프레스판 21일자에 게재됐다. 익스플레스판은 정식 출판되기 전 시간을 다투어 미리 알려야만 하는 중요한 논문들만 편집자가 특별 선정해서 미리 온라인으로 출판하는 형태를 말한다.

◆용어설명

▶페로브스카이트(perovskite): 부도체, 반도체, 도체의 성질은 물론 초전도 현상까지 보이는 특별한 구조체(발견자인 러시아 과학자 페로브스키를 기념하여 명명함)

류준영 기자 joon@mt.co.kr

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