기사 메일전송
  • 기사등록 2022-01-24 18:16:19
기사수정


▲ 한국에너지기술연구원 울산차세대전지연구개발센터 페로브스카이트 태양전지 연구팀


국내 연구진이 페로브스카이트 태양전지의 상용화를 위한 세계최고 효율의 기술을 개발했다.


한국에너지기술연구원(원장 김종남, 이하 ‘에기연’)은 대면적 페로브스카이트 태양전지 효율 개선 이중구조 전자수송층 제조기술이 세계 최고 학술지인 ‘사이언스’지에 게재했다고 21일 밝혔다.


페로브스카이트 태양전지는 용액공정으로 값싸고 쉽게 제조가능해 세계에서 가장 많이 연구되고 있다. 국내에서도 25.7%의 세계기록과 최고기술을 보유하고 있지만 이는 0.1 cm2이하인 소면적 셀이며, 대면적(200cm2 이상) 제조기술은 일본 등 선진국에 뒤처져 있다.


고효율 대면적 페로브스카이트 태양전지 모듈 제조를 위해서는 얇고 균일한 전자수송층 형성이 중요하다. 두께가 얇을수록 빛을 잘 통과시켜 높은 전류값을 구현, 균일하지 못한 전자수송층은 결함으로 작용, 효율 손실 원인이 되기 때문이다.


기존 전자수송층은 화학 용액 증착법으로 제조된 산화주석(SnO2) 또는 치밀막 산화타이타늄 (Compact TiO2) 위에 다공성 산화타이타늄 (Mesoporous TiO2)을 형성하는 방법이 대표적이다. 화학 용액 증착법으로 제조된 산화주석은 저온 공정이 가능하지만, 제조 시간이 매우 길며 넓은 면적에서는 균일성이 떨어진다. 산화타이타늄은 박막의 안정성이 낮고, 500도 이상에서 1시간 이상 고온 처리가 필수적이라 대면적 상용화에 적합하지 않다고 여겨져 왔다.


연구팀은 두께가 얇고 균일하며 저온에서도 제조 가능한 전자수송층을 개발했다. 기술 활용시, 크기에 상관없이 균일한 박막을 짧은 시간 내 150도 이하 저온에서도 만들 수 있다.


기술의 핵심은 산화주석과 산화타이타늄 박막의 이중 코팅이다. 먼저 산화타이타늄으로 치밀막을 형성, 산화주석 나노입자를 도포한다. 이때 폴리 아크릴릭산(Poly Acrylic Acid, PAA)을 이용하면 두 입자간 상호작용을 통해 굴곡진 표면에서도 균일 두께로 산화주석을 결함없이 코팅이 가능하다. 이렇게 형성된 전자수송층은 태양전지 활용 시, 전하의 재결합을 억제해 빛 흡수율을 향상시켜 고효율 태양전지를 얻을 수 있었다.

연구진은 개발 기술을 페로브스카이트 태양전지에 적용해 0.1 cm2 이하 소면적 태양전지 효율 25.72%로 비공인 세계기록을 달성, 국제공인인증기관(Newport)에서도 25.4%의 효율을, 25 cm2 및 64 cm2 크기의 서브모듈에서도 각각 21.66% 및 20.55% 공인인증 효율을 기록, 각 면적에서 모두 세계 최고수준의 변환효율을 확보했다.


연구를 주도한 에너지연 울산차세대전지연구개발센터 김동석 센터장은 “기존기술과 달리 제조시간이 매우 짧으며 150도 이하에서 모든 공정이 가능하고 대면적 적용에도 급격한 효율저하가 없어, 상용화 난제 해결에 크게 기여할 수 있을 것으로 예상된다”고 밝혔다.

0
기사수정

다른 곳에 퍼가실 때는 아래 고유 링크 주소를 출처로 사용해주세요.

http://www.amenews.kr/news/view.php?idx=47564
기자프로필
프로필이미지
나도 한마디
※ 로그인 후 의견을 등록하시면, 자신의 의견을 관리하실 수 있습니다. 0/1000
M3파트너스
생기원 3D프린팅 사각
프로토텍 2022
코스와이어 세로
캐리마 2022 직사
세미나허브 6
린데PLC
아이엠쓰리디 2022
K3DERS
3D프린팅 인력양성 배터
3D시스템즈(2020727)-260
대건테크
아우라테크2
모바일 버전 바로가기