韓 연구팀, 세계 최고 성능 차세대 태양전지 개발…네이처 표지논문 선정 - 조선비즈

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韓 연구팀, 세계 최고 성능 차세대 태양전지 개발…네이처 표지논문 선정 - 조선비즈

입력 2021.02.25 01:00

실리콘 대체할 페로브스카이트
서장원 박사, 세계 최고 광전효율 달성

연구팀의 성과가 실린 네이처 표지. /화학연 제공

국내 연구진이 차세대 태양전지로 주목받는 ‘페로브스카이트 태양전지’의 성능을 세계 최고 수준으로 끌어올려 25일 국제학술지 네이처에 표지논문으로 게재됐다.

한국화학연구원은 서장원 화학소재연구본부 박사 연구팀이 25.2%의 광전효율을 갖는 페로브스카이트 태양전지(0.1㎠ 면적 기준)를 개발했다고 이날 밝혔다. 광전효율은 태양전지가 빛을 흡수해 전기로 바꾸는 비율로, 태양전지의 성능을 나타내는 지표가 된다.

서장원 한국화학연구원 박사가 지난 23일 과학기술정보통신부 세종청사에서 연구성과를 발표하고 있다. /과기부 제공

페로브스카이트는 2가지 양이온 물질과 1가지 음이온 물질이 격자구조로 결합한 물질들을 통틀어 말한다. 어떤 양이온과 음이온으로 구성되느냐에 따라 특성이 달라진다. 페로브스카이트로 만든 태양전지는 기존 실리콘 태양전지(최고 26.7%)보다 높은 광전효율을 낼 수 있을 것으로 기대받으며 학계의 연구가 계속되고 있다. 최근 정부도 ‘재생에너지 3020 이행계획안’을 발표하며 페로브스카이트 태양전지가 실리콘 태양전지를 대체할 것이라고 전망했다.

연구팀은 전자와 정공(正孔·전자의 빈 자리)이 두 전극을 쉽게 오갈 수 있는 수송층 소재들을 개발했다. 전자와 정공이 쉽게 움직일수록 전력 손실이 줄어 태양전지의 광전효율이 높아진다.

페로브스카이트 태양전지의 구조. /화학연 제공

면적을 10배 늘린 1㎠의 태양전지도 23%의 비교적 높은 효율을 내는 데 성공했다. 페로브스카이트 태양전지를 상용화하기 위해 필요한 대면적화 연구에 진전을 가져왔다는 평가다. 또 기존 페로브스카이트 태양전지를 만들기 위해서는 500℃의 고온 환경이 필요했지만 연구팀은 150℃의 온도만으로도 제작에 성공했다.

연구팀은 이런 광전효율을 이미 2019년 9월 미국 신재생에너지연구소로부터 인정받았고, 여기에 필요한 기술과 소재에 관한 연구 내용을 정리해 이날 네이처에 발표했다. 서 박사는 "앞으로 연구가 더 이뤄진다면 현재 실리콘 태양전지의 최고 효율인 26.7%를 넘을 수 있을 것으로 기대한다"고 말했다.

페로브스카이트의 구조. /한국화학공학회(NICE)

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2021-02-24 16:00:00Z
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