▲ ▲CIGS 박막 태양전지용 나노입자 원천 소재 개발 과정. ▲CIGS 박막 태양전지용 나노입자 원천 소재 개발 과정

국내 연구진이 세계 최고 효율의 CIGS(구리·인듐·갈륨·셀레늄) 박막 태양전지 원천소재기술 개발에 성공했다.

한국화학연구원(원장 김재현)은 류병환·정선호박사 연구팀이 태양전지용 CIGS 광흡수층 제조에 기존의 진공증착 기술을 대체할 기능성 나노입자를 이용한 용액공정 기술을 개발해 CIGS 박막태양전지의 광변환 효율을 8.2%로 끌어올렸다고 24일 밝혔다.

이는 현재 보고된 나노입자 기반의 CIGS 박막 태양전지의 최고 효율인 5.5%보다 50% 이상 향상된 수치다.

또한 연구팀은 이번 연구를 통해 공정비용이 높고 대면적화가 어려운 진공증착 기술 대신에 저가의 원료물질을 이용해 기능성 나노입자 기반 액상소재를 제조했다. 이를 단순한 용액공정으로 기판 위에 코팅하고 열처리함으로써 치밀한 미세구조의 광활성층을 제작하는 기술을 개발했다.

특히 연구팀은 값싸고 독성이 없는 원료물질을 이용해 광활성층의 결정성, 화학조성 및 치밀 미세구조를 제어할 수 있는 기능성 CIGS 나노입자를 합성하는 기술도 확보했다는데 큰 의의를 뒀다.

정선호 박사는 “이번 연구성과는 차세대 태양전지기술로 알려진 CIGS 박막 태양전지의 한계점을 극복할 수 있는 나노입자 합성 및 용액공정을 통해 초저가·고효율화를 위한 새로운 가능성을 열어준 원천기술을 개발했다는데 의의가 있다”고 밝혔다.

이번 기술은 에너지소재/소자 분야에서 저명한 과학 전문지인 ‘Energy and Environmental Science’ 온라인판(4월20일)에 게재됐다.