플렉시블 CZTS계 태양전지 광전효율 첫 11.4% 달성…"세계 최고 효율"

2019.09.10 17:18
강진규 대구경북과학기술원(DGIST) 에너지융합연구부 책임연구원 연구팀이 플렉시블 CTZS계 박막태양전지의 광전변환효율을 11.4%로 끌어올렸다. DGIST 제공
강진규 대구경북과학기술원(DGIST) 에너지융합연구부 책임연구원 연구팀이 플렉시블 CTZS계 박막태양전지의 광전변환효율을 11.4%로 끌어올렸다. DGIST 제공

국내 연구팀이 플렉시블 CTZS계 박막태양전지의 광전변환효율을 11.4%로 끌어올리는데 성공했다. 광전변환은 빛에너지를 전기에너지로 변환하는 것으로 플렉시블 CTZS계 박막태양전지의 광전변환효율은 기술적 한계로 10%를 채 넘지 못했다.


대구경북과학기술원(DGIST)은 강진규 에너지융합연구부 책임연구원 연구팀이 플렉시블 CTZS계 박막태양전지의 광전변환효율을 11.4%로 끌어올렸다고 10일 밝혔다.


CTZS계 박막태양전지는 구리(Cu), 아연(Zn), 주석(Sn), 셀레늄(Se), 황(S) 화합물을 광흡수층 물질로 활용한 2세대 태양전지 기술이다. 실리콘을 광흡수층 물질로 활용한 1세대 태양전지보다 저렴해 상용화 가능성이 높다. 또 고가이며 희소성이 높은 인듐과 갈륨을 활용하는 CIGS계 기존 2세대 박막 태양전지보다 생산단가가 낮다. 


강 연구원은 “광흡수층에 중금속 물질인 납을 쓰는 페로브스카이트와 카드뮴을 쓰는 카드뮴텔룰라이드(CdTe) 태양전지와 달리 무독성 물질을 쓰는 것도 장점”이라며 “최근 웨어러블 기기의 유행과 함께 CTZS계 박막태양전지를 ‘플렉시블(구부러지게)’ 만드는 연구가 많아지고 있다”고 설명했다. 하지만 플렉시블 기판의 불순물 확산, 박리 등 기술적인 문제로 광전변환 효율이 10%를 넘지 못하는 문제점이 있다. 


연구팀은 기존의 3층 구조 CZTS계 박막태양전지 전구체를 다층 구조로 바꿔 전압 특성 및 균일도를 개선해 효율을 향상시켰다. 그 결과 연구팀은 11.4%의 효율을 달성하는데 성공했다. 연구팀은 “플렉시블 CTZS계 박막태양전지 세계 최고 효율을 달성했다”고 말했다. 


강 연구원은 “앞으로도 범용 소재를 활용하는 미래 태양광 소재 기술 개발에 힘쓰겠다”며 “박막태양 전지 산업 발전에도 이바지하겠다”고 말했다. 이번 연구결과는 국제학술지 ‘네이처 커뮤니케이션스’ 지난 7월 4일자에 발표됐다.

 

개발된 플렉시블 CZTS계 박막태양전지의 모습이다. DGIST 제공
개발된 플렉시블 CZTS계 박막태양전지의 모습이다. DGIST 제공

 

 

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