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국내연구팀, '실리콘 태양전지 위협' 세계 최고 효율의 차세대 태양전지 개발

2017년 12월 12일 11:30

 

이미지 확대하기서장원 한국화학연구원 책임연구원팀이 페로브스카이트 태양전지로 태양에너지의 전기 전환 효율 22.7% 달성했다. 실리콘 전지를 위협할 만한 수준이다. - NREL, 한국화학연구원 제공
서장원 한국화학연구원 책임연구원팀이 페로브스카이트 태양전지로 태양에너지의 전기 전환 효율 22.7% 달성했다. 실리콘 전지를 위협할 만한 수준이다. - NREL, 한국화학연구원 제공

 

차세대 태양전지 분야에서 한국 이외의 경쟁자는 없는 걸까.

 

현재 널리 이용되고 있는 실리콘 소재 태양전지를 대체할 유력한 소재로 꼽히는 '페로브스카이트' 태양전지 개발 경쟁에서 한국 연구팀이 다시 한번 세계 최고의 전기 생산 효율을 기록하며 기술력을 인정 받았다.

 

한국 화학연구원은 서장원 광에너지융합소재연구센터 책임연구원팀이 개발한 새로운 페로브스카이트 태양전지가 효율 22.7%을 기록해 기존 기록을 0.6%p 앞질렀으며, 이를 미국재생에너지연구소(NREL)로부터 공식 인증 받았다고 11일 발표했다. 태양전지의 효율은 전지가 태양에너지를 100 받아들였을 때 생산하는 전기 에너지의 양을 비율로 표시한 수치로 높을수록 성능이 좋다. 22.7%는 현재 상용화된 실리콘 태양전지의 최고 효율(25~26%)에 근접한 수치다.

 

페로브스카이트는 반도체와 부도체의 성질을 모두 지니는 입체 구조의 물질로, 제작 비용이 많이 들지 않으면서 만들기 쉽고 잘 휘게 만들 수 있어 차세대 태양전지 후보 물질로 꼽히고 있다. 처음 개발됐을 때엔 전기 생산 효율이 낮아 여러 다른 후보들에 비해 크게 눈에 띄지 않았지만, 석상일 UNIST 교수와 서 책임연구원팀 등 여러 연구팀의 노력으로 효율이 빠르게 높아져, 현재는 실리콘 전지를 위협하는 수준에 이르렀다.

 

서 연구원팀은 기존 페로브스카이트에서 소자의 전압을 높여 효율을 향상시켰다. 태양전지는 태양광 에너지를 받아 전자를 높은 에너지 상태로 만든 뒤에, 이를 마치 비탈길에 굴리듯 차례로 낮은 에너지 상태의 물질 쪽에 보내서 전기의 흐름, 즉 전류를 만든다. 따라서 초기에 전압이 높으면 마치 높은 비탈길에서 공을 굴릴 때처럼 보다 성능이 좋은(효율이 높은) 태양전지를 만들 수 있다.

 

서 연구원은 "페로브스카이트는 미래 태양광의 핵심 기술로, 효율은 높아졌지만 안정성 등 해결해야 할 문제가 아직 남아 있다"며 "상용화 기술 개발에 앞정서겠다"고 말했다.

 

 

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