페로브스카이트 태양전지, 또 세계 최고기록 갱신

2017.06.30 03:00

연구진이 1㎠의 크기로 제작한 페로브스카이트 태양전지의 모습. - UNIST 제공
연구진이 1㎠의 크기로 제작한 페로브스카이트 태양전지의 모습. - UNIST 제공

국내 연구진이 차세대 태양전지 효율 세계 최고 기록을 4번째 갱신했다. 제조가 어렵고, 가격이 비싼 기존 태양전지의 세대교체에 한발 더 다가섰다.
 

석상일 울산과학기술원(UNSIT) 에너지 및 화학공학부 특훈교수팀은 한국화학연구원, 한양대와 공동으로 세계 최고 효율의 ‘무/유기 하이브리드 페로브스카이트 태양전지’ 기술을 개발했다고 ‘사이언스’ 30일자에 발표했다.
 

페로브스카이트 태양전지 연구에 선제적으로 뛰어든 연구진은 2015년 광전변환효율(빛에너지를 전기에너지로 변환하는 정도) 16.2%를 구현한데 이어, 17.9%, 20.1%로 기록을 연속 갱신해왔다. 이번엔 미국 재생에너지연구소(NREL)로부터 22.1%의 효율을 공식 인증 받았다.
 

연구진은 페로브스카이트 태양전지의 박막에 요오드 이온(I⁻)이 부족하면 결함이 생겨 효율을 낮춘다는 점에 주목했다. 기존 기술에 사용하던 2개의 요오드 분자로 만든 이온(I₂⁻)을 3개의 요오드가 결합된 이온(I₃⁻)으로 형태를 바꿔 이 같은 성과를 냈다. 1㎠ 크기로 제작한 소자도 19.7%라는 세계 최고 효율을 공인받으며 대면적 태양전지 제작 가능성도 확인했다.
 

세계 최고 권위의 학술지로 꼽히는 ‘네이처’와 ‘사이언스’에 연구진이 관련 논문을 게재한 건 벌써 네 번째. 이번 논문은 태양전지의 광전극 소재 개선으로 안정성을 획기적으로 높였다고 보고한 지난 3월 사이언스 논문에 이어 불과 3개월 만에 발표됐다. 페로브스카이트 분야 명실상부 국제 1위 수준 기술력을 공고히 한 것이다.
 

석 교수는 “태양전지의 성능은 광전변환 손실을 유발하는 소재 내부의 결함을 줄이는 게 핵심”이라며 “이번 연구로 소재 결함을 획기적으로 줄이는 방안을 제시했고, 세계 최고 효율을 구현했다는 데 의미가 있다”고 말했다.

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