화학연 ‘페로브스카이트 태양전지’ 세계 최고효율 재등극…'벌써 6번째'

2019.04.23 12:31
이미지 확대하기한국화학연구원 페로브스카이트 태양전지 연구진. 맨 왼쪽에서 첫번째가 서장원 책임연구원, 8번째가 신성식 선임연구원이다. 화학연 제공
한국화학연구원 페로브스카이트 태양전지 연구진. 맨 왼쪽에서 첫번째가 서장원 책임연구원, 8번째가 신성식 선임연구원이다. 화학연 제공

한국화학연구원이 개발한 ‘페로브스카이트 태양전지’가 다시 한 번 세계 최고 효율을 기록했다. 중국과학원과 스위스 로잔연방공대 연구팀과 효율 분야 선두를 다투고 있는 화학연이 최고 효율을 경신한 것은 이번이 여섯 번째다. 특히 이번에는 전문가들 사이에서 ‘이론적으로 달성할 수 있는 최고 효율에 근접했다’는 평이 나오고 있어, 한국이 이 분야의 기술을 선점하는 데 우위에 섰다는 분석이 나온다.


한국화학연구원은 서장원 화학소재연구본부 책임연구원과 신성식 선임연구원팀이 미국 매사추세츠공대(MIT)와 함께 페로브스카이트 태양전지의 효율을 24.23%로 올렸다고 23일 밝혔다. 기존 기록인 중국과학원의 23.7%를 0.53%p 뛰어넘은 기록이다. 화학연은 이 효율이 분기별 태양전지 최고효율을 조사·발표하는 연구기관인 미국재생에너지연구소(NREL)의 2019년 2분기 태양전지 최고효율 차트에 지난 16일 공식 등재됐다고 밝혔다.

 

이미지 확대하기페페로브스카이트 태양전지. 위키피디아 제공
페페로브스카이트 태양전지. 위키피디아 제공

페로브스카이트 태양전지는 페로브스카이트라는 특수한 구조의 물질을 이용해 태양 빛을 전기로 바꾸는 소자다. 현재 널리 쓰이는 실리콘 태양전지보다 제조하기 쉽고 제작 원가가 낮아 세계적으로 연구가 활발하다. 연구 초기에는 태양 빛을 전기 에너지로 전환하는 효율이 매우 낮았지만, 연구가 거듭되면서 현재는 널리 사용되고 있는 1세대 태양전지인 실리콘 태양전지의 최고효율 26%에 근접하는 효율을 내고 있다. 2세대 태양전지로 꼽히는 박막 태양전지의 22.9%는 이미 뛰어넘었다.


연구자들은 이제 페로브스카이트 태양전지의 효율성이 이론적으로 달성할 수 있는 최고 기록에 근접했다고 평하고 있다. 하지만 연구를 주도한 서장원 화학연 소재연구본부 책임연구원은 "아직도 효율 향상 여지가 남아 있다"고 말한다. 서 책임연구원은 “이번에 효율성을 개선한 것도 태양전지 충전률이라는 변수를 끌어올려 달성했다”며 “앞으로 전류를 상승시켜 효율을 추가로 개선할 계획”이라고 말했다. 신 선임연구원도 “25~26%의 효율을 달성할 수 있을 것”이라고 말했다.


화학연이 NREL 차트의 페로브스카이트 효율 경쟁에서 1위를 달성한 것은 이번이 여섯 번째다. 화학연은 페로브스카이트에 박막을 입혀 효율을 높이면서 크고 안정적인 태양전지를 만드는 기술을 개발해 ‘네이처’ 3월 28일자에 발표하는 등 페로브스카이트 연구를 주도하고 있다.
 

이미지 확대하기태양전지별 세계 최고효율을 보여주는 NREL의 태양전지 최고효율 차트다. 한국화학연구원은 지금까지 페로브스카이트 태양전지 부문에서 세계 최고효율을 6번 경신했다. 사진제공 NREL/한국화학연구원
태양전지별 세계 최고효율을 보여주는 NREL의 태양전지 최고효율 차트다. 한국화학연구원은 지금까지 페로브스카이트 태양전지 부문에서 세계 최고효율을 6번 경신했다. 사진제공 NREL/한국화학연구원

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