국내 연구진이 고효율 페로브스카이트 태양전지를 대규모로 상용화하는 데 필요한 기술을 개발했다.

과학기술정보통신부는 한국에너지공대 정의혁 교수와 한국화학연구원 전남중 책임연구원 공동연구팀이 산화주석 나노입자 분산액의 산성도를 조절해 고품질 전자 수송 층을 구현한 고성능 페로브스카이트 모듈 개발에 성공했다고 16일 밝혔다.

페로브스카이트 태양전지는 기존 실리콘 태양전지와 비교해 유연화 경량화가 가능할 뿐만 아니라 원가가 낮아 높은 경제성을 가지는 장점을 가지고 있다.

또한 용액공정 기반으로 제작이 가능해 신문을 인쇄하듯 대면적화가 가능한 잠재력이 있다.

하지만 0.1㎠ 이하 단위 소자 기준에서는 26.1%로 실리콘 태양전지에 버금가는 수준 빛에너지-전기에너지 변환(광전 변환) 효율을 보여주지만 대면적 모듈에서는 이 같은 고효율을 보여주지 못한 것이 한계로 지적돼 왔다.

연구진은 페로브스카이트 태양전지의 기존 전자 수송 층에 사용되는 산화주석에 산을 첨가하는 간단한 공정을 도입해 보다 균일한 전자 수송 층을 형성해 대면적 모듈에서도 종전보다 우수한 효율과 높은 안정성을 보이는 태양전지를 제작했다.

연구진에 따르면 이렇게 만들어진 모듈은 24.5㎠와 214㎠로 면적 모듈에서 각각 광전 효율 20.3%, 19%를 기록했다.

정 교수와 전 책임연구원은 “대면적 페로브스카이트 모듈 연구에 있어 전자 수송층의 균일성과 결함 제어가 결정적인 역할을 한다는 사실을 밝혀냈다”며 “기존 대면적화의 한계를 극복할 수 있는 기술을 개발해 페로브스카이트 모듈 상용화에 적극적으로 활용될 수 있을 것으로 기대한다”고 말했다.

한편 이번 연구성과는 국제학술지 ‘어드밴스드 에너지 머티리얼스’ 최근호 표지 논문으로 선정됐다.

고성수 기자 ssgo@naeil.com