미래창조과학부는 한국화학연구원 석상일 박사 연구팀이 기존 실리콘 태양전지보다 적은 비용으로 태양전지를 만들 수 있는 기술을 개발했다고 10일 밝혔다.
연구진은 부도체 및 반도체 성질에다 초전도 현상을 갖는 특별한 구조의 물질인 페로브스카이트를 이용했다.
이같은 특성으로 페로브스카이트를 태양전지에 이용하려는 노력이 있었지만 페로브스카이트는 용매가 증발하면 결정성 박막이 생성돼 태양전지의 핵심요소인 매우 균일하고 치밀한 박막을 제조하는데 어려움이 있었다.
하지만 연구진은 페로브스카이트 물질의 반응성을 조절할 수 있는 용매를 코팅 공정 중에 떨어뜨리는 용액법을 활용해 이를 극복했다.
연구진은 값싼 무·유기물로 만들어진 기판에 페로브스카이트 용액을 떨어뜨린 뒤 회전시키면서 톨루엔을 떨어뜨려 균일하면서도 치밀한 박막을 제조하는데 성공했다.
여기에는 앞서 연구진이 지난해 개발한 무·유기 하이브리드 페로브스카이트 태양전지 플랫폼 기술이 뒷받침됐다.
이렇게 만들어진 태양전지는 실리콘 태양전지의 효율(약 20%)과 비슷한 수준의 효율(17.9%)을 갖으면서도 보다 저렴하게 만들 수 있는 장점이 있다. 또 연구팀이 수행한 연구결과는 태양전지의 효율을 공식적으로 공인하는 미국 재생에너지연구소(NREL)의 태양에너지 효율 기록지에 2013년에 이어 올해까지 2년 연속 세계 최고의 효율로 등재되기도 했다.
화학연구원 석상일 박사는 “기존의 실리콘 태양전지는 제조 공정이 까다로워 높은 제조 비용으로 화석연료로 생산된 전기에 비해 경쟁력이 떨어져 상용화하는데 한계가 있었지만 이번 연구로 기존 태양전지 제조 비용의 3분의 1 수준으로 차세대 태양전지의 효율을 향상시킨 태양전지를 생산할 수 있게 됐다.”고 설명했다.
