[이코노미 줌in] 차세대 태양전지 수명 3배로

울산과기대 효율 10%향상 신개념 신소재 개발

국내 연구진이 차세대 태양전지로 각광받는 페로브스카이트의 수명과 효율을 향상시키는 소재를 개발했다.

9일 한국연구재단에 따르면 울산과학기술대(UNIST) 김진영 교수와 한양대 최효성 교수는 미국 캘리포니아주립대학교 산타바바라 분교와 공동으로 기존 페로브스카이트 태양전지보다 수명은 약 3배, 효율은 10% 이상 향상시킨 신개념의 신소재를 개발했다.

이번 연구는 네이쳐 커뮤니케이션(Nature Communications)지 온라인판 6월 17일자에 게재됐다.

페로브스카이트는 부도체ㆍ반도체ㆍ도체 성질은 물론 초전도 현상까지 보이는 금속 화합물로, 기존의 실리콘 태양전지 보다 제작단가는 획기적으로 낮추는 대신 효율은 비슷한 수준으로 유지할 수 있어 차세대 태양전지로 각광받고 있다. 하지만 페로브스카이트 태양전지에서 정공수송층으로 널리 쓰이는 소재는 강산성으로 빛을 흡수하는 면(광흡수층)을 부식시켜 소자 수명을 단축시킨다는 단점이 있다.

국내 연구팀은 새로운 정공수송층 소재로 중성의 'CPE-K' 물질을 개발, 광흡수층의 부식을 억제해 소자의 수명을 3배 가량 늘렸다. 균일한 결정을 형성시켜 정공 수송 속도도 기존 대비 60배 빠르게 하고, 전지의 효율도 10% 이상 향상시켰다는 게 연구진의 설명이다. 이와 함께 200℃ 이하에서 용액을 스프레이 또는 잉크젯프린팅 방법 등으로 박막을 형성하는 저온용액 공정이 가능해 종이에 인쇄하듯 소자를 대량 생산할 수 있는 데다, 플렉서블 역구조 페로브스카이트 태양전지 상용화를 획기적으로 앞당길 것으로 연구진은 기대하고 있다.

김진영 교수는 "이번 연구는 모든 박막 광전자소자에 적용할 수 있는 원천기술로 차세대 광전자소자 개발에서 선도국과의 격차를 줄일 수 있을 것"이라고 했다. 최효성 교수는 "페로브스카이트 태양전지 소자 제작 분야에서 가장 앞서나가고 있는 우리나라에서 소재 개발 분야에도 중점적인 연구투자가 이루어진다면 관련 분야에서 독보적인 원천기술을 확보할 수 있을 것"이라고 했다.

최두선 기자 cds0817@