국내 연구팀이 개발한 세계 최고 성능 ‘차세대 태양전지’, 네이처 표지논문 선정

기존 실리콘 태양전지는 친환경적이고 경제적이지만, 생산 과정이 까다롭고 형태의 변형이 어렵다.

이런 문제를 극복하면서도 제작비용이 1/5밖에 들지 않아 차세대 태양전지로 주목받고 있는 ‘페로브스카이트 태양전지’.

전 세계가 이 차세대 태양전지 개발에 열을 올리고 있는 가운데, 국내 연구진이 최고 성능의 차세대 태양전지를 개발해 주목받았다.

25일 한국화학연구원 서장원 박사팀은 새로운 페로브스카이트층 소재를 개발해 태양전지의 효율을 획기적으로 높였다고 발표했다.

서장원 책임 연구원의 설명에 따르면 페로브스카이트 태양전지는 가볍고 유연한 태양전지로 만들 수 있고, 반투명 태양전지로도 만들 수 있다.

또한 저온에서 생산 가능하다는 강점이 있다.

하지만 지금까지 기존의 태양전지보다 효율이 낮다는 단점을 극복하지 못해 응용에 어려움을 겪고 있었다.

그 해답을 국내 연구진이 찾은 것이다.

연구팀은 차세대 태양전지를 구성하는 3개 층 가운데 태양광 흡수와 전자 이동에 관여하는 2개 층의 구조를 획기적으로 바꿨다.

내부 구조의 결함을 줄이고 소재도 재배치하는 방식으로 광전 효율을 25.2%까지 끌어올릴 수 있었다.

광전 효율은 태양전지가 빛을 흡수해 전기로 바꾸는 비율로, 태양전지의 성능을 나타내는 지표다.

기존 실리콘 태양전지의 경우 광전 효율이 최고 26.7%다.

신성식 선임연구원은 “전자 수송층의 경우에는 결함을 최소화할 수 있는 새로운 조건을 발견했다”며 “빛을 잘 흡수하고 결함이 적게 만들어지는 최적의 비율을 찾은 것”이라고 설명했다.

연구팀은 기존 실리콘 태양전지와 비슷한 수준까지 효율을 끌어올린 만큼 차세대 태양전지의 상용화가 곧 가능할 것으로 보고 있다.

이번 연구 성과는 세계적인 학술지 ‘네이처’의 표지 논문으로 선정되면서 주목받았다.