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대면적·효율 유지 '차세대 태양전지' 기술 개발

송고시간2017-04-25 13:16

이광희 GIST 교수 "페로브스카이트 태양전지 상용화에 기여"

(서울=연합뉴스) 신선미 기자 = 페로브스카이트(perovskite) 태양전지의 효율을 어느 정도 유지하며 면적을 넓히는 기술이 개발됐다.

페로브스카이트 전지는 면적이 커질수록 빛을 전기로 변환하는 효율이 급격히 떨어져 상용화에 어려움을 겪고 있었는데, 이를 해결할 방법을 찾은 것이다.

미래창조과학부는 이광희 광주과학기술원(GIST) 신소재공학과 교수팀이 페로브스카이트 태양전지 면적을 10배 이상 넓힐 수 있는 기술을 개발했다고 25일 밝혔다.

페로브스카이트는 천연광물인 칼슘티타네이트(CaTiO₃)와 같은 결정구조를 갖는 화합물을 통틀어 일컫는 말인데, 이들 물질은 전기·자기적 성질이 매우 우수하다.

이 소재로 만든 태양전지는 상용화된 실리콘 태양전지만큼 효율이 높으면서도 오히려 제조비용은 저렴해 '차세대 태양전지'로 각광받고 있으나, 면적이 넓어지면 효율이 급격히 떨어지는 게 상용화의 걸림돌이었다.

연구진은 태양전지 제작 과정 중 페로브스카이트 필름을 만들 때 필름의 면적이 넓으면 군데군데 구멍이 생겨 태양전지의 효율이 떨어진다는 점에 착안, 표면에 결함이 없는 필름을 얻는데 주안점을 뒀다. 그 결과 페로브스카이트 필름을 만들 판을 미리 코팅하는 방법을 고안했다. 코팅제로는 물·기름과 모두 잘 섞이는 고분자 물질을 쓴다.

연구진은 이 기술을 적용해 18.4㎠(4.6cm×4cm)의 페로브스카이트 필름을 제작했다. 이 필름으로 만든 태양전지 6개의 효율은 평균 16% 이상이며, 최고 효율은 17%를 기록했다. 기존 기술로는 주로 1㎠ 정도의 필름을 제작해왔는데, 이를 이용한 전지의 효율은 19% 정도다.

이광희 교수는 "저비용 용액공정을 통해 큰 면적으로도 제작할 수 있으므로, 페로브스카이트 태양전지 상용화를 앞당기는 데 이번 연구가 기여할 것으로 기대한다"고 밝혔다.

이번 연구는 미래부 기초연구지원사업·신산업창조프로젝트사업·기후변화대응기술개발사업·국가 간 협력기반조성사업으로 수행했으며 연구 결과는 국제학술지 '어드밴스드 머티리얼즈'(Advanced Materials) 10일 자에 실렸다.

고분자 물질 코팅 없이 만든 페로브스카이트 필름(왼쪽)과 코팅한 판에 만든 필름. [미래창조과학부 제공=연합뉴스]

고분자 물질 코팅 없이 만든 페로브스카이트 필름(왼쪽)과 코팅한 판에 만든 필름. [미래창조과학부 제공=연합뉴스]

sun@yna.co.kr

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