재료연 김창수 박사팀, 차세대 '적층형 태양전지' 기술 개발
성능 3배이상 향상…디스플레이 등 전자기기에도 적용 가능

기존 태양전지의 장점만 모아 고효율의 차세대 하이브리드 태양전지를 제작할 수 있는 원천기술이 국내 연구진에 의해 개발됐다.

▲김창수 박사 ⓒ2012 HelloDD.com
재료연구소(소장 강석봉)는 소자기능박막연구실 김창수 박사팀이 개발한 고효율 적층형 하이브리드 태양전지 기술이 재료분야 귄위지인 '어드밴스트 머터리얼스지(Advanced Materials)' 최신호 표지논문으로 게재됐다고 22일 밝혔다. 지금까지 실리콘박막 태양전지와 유기 태양전지를 융합한 하이브리드 태양전지의 경우 2% 이하의 낮은 효율을 보이는 등 실험적으로 고효율화된 사례가 없었다. 이번에 개발된 기술은 고효율의 실리콘박막 태양전지와 저가의 유기 태양전지를 적층형 구조로 제작해 효율성과 가격 경쟁력이라는 두 마리 토끼를 동시에 잡을 수 있는 원천기술로 평가되고 있다. 김 박사팀은 건전지 두 개를 직렬로 연결하면 출력 전압이 두 배가 되는 현상을 응용해 태양전지의 효율을 높였다. 실리콘박막 태양전지와 유기 태양전지를 층층이 쌓은 적층구조로 배치한 뒤 아래에 위치한 태양전지의 투과도를 조절해 위쪽 태양전지의 빛을 최대한 흡수, 성능을 기존 대비 3배 이상 향상시켰다.

▲8월28일자 어드밴스트머터리얼스지 ⓒ2012 HelloDD.com
또 두 태양전지 가운데 전도성 고분자와 투명 산화물을 넣어 각각의 태양전지에서 나오는 전자나 정공을 선택적으로 이동시킬 수 있도록 유도했으며 계면저항도 최소화했다. 이 기술은 다양한 구조의 태양전지에 접목해 태양광의 활용 효과를 높일 수 있을 것으로 기대된다. 또 실리콘 박막이나 유기물이 이용되는 디스플레이, 트랜지스터 등 전자기기 제작에도 적용될 수 있다. 김창수 박사는 "무기소재와 유기소재를 이용한 하이브리드 태양전지의 효율을 높이는 원천기술을 개발해 차세대 태양전지의 상용화에 한 발짝 다가설 수 있는 가능성을 제시했다는 점에서 이번 연구 성과는 매우 의미있다"며 "현재 단일구조의 하이브리드 태양전지에서도 10% 이상의 세계 최고 효율 달성을 목표로 추가 연구를 진행하고 있다"고 밝혔다. 실리콘박막 태양전지는 고효율과 생산 안정성으로 주목받고 있지만 높은 생산단가에 비해 유연성이 떨어지는 약점이 있다. 반면 유기 태양전지는 저렴한 제조단가, 가벼운 소자, 높은 유연성을 지녔지만 효율성이 낮다. 연구팀은 두 태양전지의 장점이 융합된 하이브리드 태양전지를 통해 공정과 단가, 유연성은 유기 태양전지 수준을 목표로, 발전효율은 실리콘박막 태양전지 수준을 목표로 연구 활동에 더욱 박차를 가할 계획이다.  

▲고효율 적층형 하이브리드 태양전지 제작이 가능한 원천기술을 개발한 김창수(오른쪽에서 세 번째) 박사와 연구원들. <사진=재료연 제공>ⓒ2012 HelloDD.com

키워드

#고효율 태양전지 시대 #태양전지 #적측형 #재료연 #김창수 #하이브리드
저작권자 © 헬로디디 무단전재 및 재배포 금지