국내 연구진이 현재 상용화되고 있는 실리콘 태양전지와 같은 고효율 태양전지를 저렴하고 손쉽게 제조할 수 있는 기술을 개발했다.
한국화학연구원 석상일 박사 연구팀은 고효율의 ‘무기·유기 하이브리드 페로브스카이트 태양전지’ 제조공정 기술을 개발했다고 10일 밝혔다. 태양전지는 핵심 소재에 따라 실리콘과 같이 무기 반도체 소재로 이뤄진 ‘n-p 다이오드형 태양전지’, ‘염료감응 태양전지’, ‘무·유기 하이브리드 태양전지’ 등으로 나뉜다. 현재 90% 이상 사용되고 있는 결정질 실리콘 태양전지는 20%가량의 높은 효율을 갖지만 고도의 기술과 다량의 에너지가 필요해 가격이 비싸다는 문제가 있고 염료감응 태양전지는 여전히 효율이 낮아 대규모 상용화에 한계가 있다.

이에 대한 대안으로 다른 소재를 사용한 태양전지, 이 중 무기·유기 하이브리드 페로브스카이트 태양전지가 주목받고 있다. 이 태양전지는 값싼 무기물과 유기물을 결합해 부도체·반도체의 성질은 물론 초전도 현상까지 보이는 페로브스카이트 결정구조를 이용한 것이다.

연구팀은 지난해 초 무기·유기 하이브리드 페로브스카이트 태양전지 플랫폼 기술을 개발한데 이어 태양전지의 구조를 규명하고 값싸면서도 손쉬운 공정 기술을 개발했다. 값싼 무·유기물로 기판을 구성한 뒤 균일하고 치밀한 페로브스카이트 박막을 기판에 입히는 방법으로 만들어진 태양전지는 실리콘 태양전지의 효율(20%)에 근접한 17.9%의 효율을 낼 수 있다. 이는 하이브리드 태양전지 분야에서 세계 최고 효율이라고 연구팀은 설명했다.

이번 연구결과는 태양전지의 효율을 공식적으로 공인하는 미국 재생에너지연구소의 태양전지 효율 기록지에 등재돼 우수성이 검증됐으며 세계적 학술지 ‘네이처 머티리얼스(Nature Materials)’ 7월 6일자 온라인판에 실리기도 했다.
석 박사는 “기존 태양전지에 비해 3분의 1 이하의 가격으로 제조가 가능해 고효율과 저가 모두를 만족하는 기술”이라며 “상용화가 이뤄지면 화석연료와도 가격 경쟁이 가능할 것으로 기대된다”고 말했다.

유주경 기자 willowind@ggilbo.com