에너지연, 실리콘 이종접합 태양전지의 결함 규명

한국에너지기술연구원은 태양광연구단 송희은 박사와 충북대 물리학과 김가현 교수 공동 연구팀이 실리콘 이종접합(SHJ) 태양전지 효율 저하의 요인인 결함의 형태를 최초로 규명했다고 20일 밝혔다.

실리콘 이종접합 태양전지는 실리콘 기반 태양전지 중 가장 효율이 높은 전지 구조로 최근 태양전지의 서로 다른 전지를 붙여서 더 높은 효율을 구현하는 ‘탠덤 태양전지’에도 적극 활용되고 있다. 연구팀은 기존 심층준위과도분광(DLTS) 분석법을 고도화 태양전지의 과도응답 전체를 분석하는 새로운 해석 기법을 제안했다. 이를 통해 최근까지 한 종류일 것으로 가정했던 이종접합 태양전지의 핵심 결함은 사실 두 가지의 결함이 중첩된 형태라는 것을 알아냈다. 실리콘 이종접합 태양전지의 결함이 두 가지의 복합적인 형태로 존재함을 최초로 규명한 거다.

연구진이 발견한 두 가지 형태는 느린 상(깊은 결함)과 빠른 상(얕은 결함)으로, 태양전지의 제조 공정과 소자 구동에 따라 원자 간 결합과 상태가 변화할 수 있다는 것을 밝혀냈다. 특히 태양전지에 포함된 수소가 결함 상태 변화의 핵심 요인으로 작용한다는 것을 실험적으로 증명했다.

송 박사는 “이번 연구는 고효율 실리콘 이종접합 태양전지 개발을 가속화하고 나아가 에너지연의 독자 기술을 이용해 세계 최고 수준의 적층형 태양전지를 구현할 수 있을 것으로 기대한다”고 밝혔다.

김형중 기자 kimhj@ggilbo.com