UNIST 차세대 태양전지 세계 최고 효율 네 번째 경신

조회수719의견0

효율 22.1%까지 높여 사이언스 최신호 발표

차세대 태양전지인 페로브스카이트(perovskite) 태양전지 효율이 22.1%까지 높아졌습니다.

국내 연구진이 세계 최고 태양전지 효율(광전변환효율·태양빛용 전기로 바꾸는 능력)을 또 경신한 것입니다.

페로브스카이트 태양전지의 조기 상용화에 대한 기대감이 커지고 있습니다.

울산과학기술원(UNIST)과 한국화학연구원은 세계 최고 효율의 무·유기 하이브리드 페로브스카이트 태양전지 기술을 개발해 사이언스 30일자 온라인판에 발표했습니다.

연구에는 석상일 UNIST 에너지 및 화학공학부 특훈교수(화학연 학연교수)가 주도하고 노준홍 화학연 겸임연구원(고려대 교수), 김은규 한양대 교수가 공동교신저자로 참여했습니다.

이 기술 핵심은 페로브스카이트 태양전지 효율을 떨어뜨리는 할로겐화물(혹은 산화물)의 결함(defect)을 잡은 것입니다.

이는 기존 최고 인증 효율 20.1%를 22.1%로 높이는 기술이라는 게 연구진의 설명이다. 연구진은 2015년 이미 16.2%, 17.9%, 20.1%로 3번 연속 경신했습니다.

석 교수는 “미래 태양전지로 주목받는 고효율·저비용 페로브스카이트 태양전지의 상용화 가능성을 높였다”고 설명했습니다.

페로브스카이트는 양이온과 음이온, 할로겐화물이 독특한 결정 구조를 가진 물질입니다.

이런 물질을 태양전지에 적용해 전기를 생산하는 소자가 무·유기 하이브리드 페로브스카이트 태양전지입니다.

이 전지는 값싼 무기물과 유기물을 결합해 쉽게 만들 수 있으며, 광전변환효율(22% 이상)도 높습니다.

페로브스카이트 태양전지는 페로브스카이트 박막으로 만든다. 그런데 이 박막이 균일하지 않거나 내부 물질이 불완전하면(결함이 생기면) 태양전지 성능이 떨어집니다.

이번 연구에서 석 교수팀은 페로브스카이트 구조 중 할로겐화물의 결함을 조절할 방법에 초점을 맞췄다. 내부 결함을 줄인 페로브스카이트 할로겐화물 박막을 이용해 태양전지를 만들자 높은 효율 재현성을 보였습니다.

이때 공인된 효율이 22.1%로 페로브스카이트 태양전지의 세계 최고 효율로 미국 재생에너지연구소(NREL)에서 공식 인증됐고, 이번 논문에서 보고됐습니다.

특히, 이 기술을 적용해 1㎠ 면적으로 더 크게 만든 소자도 19.7%라는 효율을 나타내 세계 최고 공인 효율로 기록됐습니다.

이는 앞으로 고효율·저비용 태양전지 제조에 활용하고, 향후 큰 면적으로 만들 수 있는 상용화 기술과 결합하면 경쟁력 있는 신재생 에너지 기술에 다양하게 쓰일 수 있을 것으로 기대됩니다.

석 교수는 “태양전지 성능은 태양광에서 전기적 에너지로 변환 손실을 발생시키는 소재 내부의 결함을 줄이는 게 핵심”이라며 “페로브스카이트 태양전지는 할로겐화물을 이용하는데, 이번 연구에서 이 소재의 결함을 획기적으로 줄이는 방안을 제시하고 세계 최고 효율을 구현했다”고 말했습니다.
[보도정보팀]

프로그램:

경남투데이, 주요뉴스

의견쓰기