▲ 균일하고 치밀한 무/유기 하이브리드 페로브스카이트 박막 제조 공정도.

국내 연구진이 세계 최고 효율의 무·유기 하이브리드 페로브스카이트 태양전지를 저렴하고 손쉬운 공정으로 생산할 수 있는 기술을 개발했다.

한국화학연구원은 석상일 박사가 주도하고 전남중 박사, 노준홍 박사 등이 공동으로 무·유기 하이브리드 페로브스카이트 태양전지의 핵심요소인 매우 균일하고 치밀한 박막을 제조하기 위해, 해당 태양전지의 구조를 규명하고 값싸면서도 손쉬운 공정 기술을 개발했다고 10일 밝혔다.

연구진은 값싼 무·유기물로 기판을 구성하고, 개발한 공정 기술로 균일하고 치밀한 페로브스카이트 박막을 기판에 입힘으로써 세계 최고 효율을 가진 무·유기물 하이브리드 페로브스카이트 태양전지를 제조했다.

연구진이 수행한 연구결과는 태양전지의 효율을 공식적으로 공인하는 미국 재생에너지연구소(NREL)의 태양에너지 효율 기록지에 세계 최고의 효율로 연속 등재(2013년 16.2%, 2014년 17.9%)됐다.

무·유기 하이브리드 페로브스카이트 태양전지는 값싼 무기물과 유기물이 결합돼, 페로브스카이트 결정 구조를 가지면서도 화학적으로 쉽게 합성되는 소재를 이용해 제조한 태양전지다.

현재 상용화된 실리콘 태양전지는 20% 가량의 효율을 갖지만, 고난도의 제조 공정에 따른 높은 가격 때문에 이에 대한 대안으로 2012년부터 무·유기 하이브리드 페로브스카이트 태양전지가 본격적으로 연구되고 있다.

연구팀은 “이번 연구는 그 동안 효율 향상에 어려움을 가지고 있던 차세대 태양전지의 효율을 획기적으로 향상시키고 기존 태양전지에 비하여 1/3 이하의 가격으로 제조가 가능한 기술로서, 고효율과 저가라는 두 가지 화두를 모두 만족하면서 고유 기술로 이루어진 성과”라며 “향후 대면적 스케일의 연속 코팅 공정을 위한 핵심 소재 개발과 상용화 공정 기술 개발을 통해 실용화가 이루어질 경우 현재 사용하고 있는 화석연료와 가격 경쟁이 가능할 것으로 기대된다”고 밝혔다.

한편 이번 연구는 미래창조과학부가 추진하는 글로벌프론티어사업의 멀티스케일에너지시스템연구단(단장 최만수) 및 글로벌연구실사업과 한국화학연구원의 KRICT 2020 사업의 지원으로 수행됐으며 연구결과는 Nature Materials 7월6일 자 온라인판에 게재됐다.