페로브스카이트 태양전지 마의 효율 25% 돌파

화학연 연구팀, MIT 연구진과 공동연구 세계 기록 경신
저렴한 용액 공정으로 달성, 사용화 가능성 높여

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길애경 기자 - 2019.08.13

NREL의 태양전지 최고효율(Best Research-Cell Efficiency) 차트. 태양전지별 세계 최고효율을 보여주는 차트로, 한국화학연구원은 지금까지 페로브스카이트 태양전지 부문에서 세계 최고효율을 7번 경신해 기술적 우수성을 객관적으로 검증받았다.<사진= 한국화학연구원> NREL의 태양전지 최고효율(Best Research-Cell Efficiency) 차트. 태양전지별 세계 최고효율을 보여주는 차트로, 한국화학연구원은 지금까지 페로브스카이트 태양전지 부문에서 세계 최고효율을 7번 경신해 기술적 우수성을 객관적으로 검증받았다.<사진= 한국화학연구원>

국내연구진이 차세대 태양전지로 주목받는 페로브스카이트 태양전지 효율의 한계인 25%를 넘어서며 세계 기록을 경신했다.

한국화학연구원은 지난 2일 미국재생에너지연구소(NREL)이 '태양전지 최고효율 차트'를 발표한 가운데 서장원 박사팀과 MIT 모운지 바웬디 교수팀이 공동연구를 통해 기록한 25.2%가 페로브스카이트 부문 세계 최고 광전변환효율(빛 에너지를 전기에너지로 변환시키는 효율)을 기록했다고 13일 밝혔다.

NREL은 해마다 분기별로 태양전지 최고 효율을 기록한 연구기관을 발표하고 있다. 화학연은 지난 4월 중국과학원의 23.7%를 제치고 24.2%를 기록한 이후 4개월만에 또다시 1%를 경신하며 25.2%를 달성했다. 이번 기록 경신은 페로브스카이트 태양전지가 실질적으로 달성할 수 있다고 여겨지는 25%의 효율을 뛰어넘는 결과다. 1세대 태양전지인 실리콘태양전지 최고 효율과의 격차도 1%대로 좁혔다.

화학연은 중국과학원, 스위스로잔연방공대 등과 함께 세계 페로브스카이트 태양전지 연구를 이끌고 있다고 평가받는다. 지금까지 이번 기록을 포함해 총 7번, NREL 태양전지 최고효율 차트에 이름을 올렸다.

서장원 박사는 "이번에 기록한 25.2% 효율은 저렴한 용액기술 공정을 도입해 달성한 것으로 기존 실리콘 태양전지가 상대적으로 고가의 공정으로 달성한 26.7%의 최고 효율을 1%대로 줄인 것"이라면서 "이는 상용화 가능성을 상당히 높인 연구결과라고 할 수 있다. 현재 이 기술을 대면적 페로브스카이트 모듈을 제작하는데 적용해 고효율 모듈 개발에 힘쓰고 있다"고 말했다.

MIT와 공동연구를 이끈 신성식 박사는 "이번 기록은 페로브스카이트 소재의 조성 제어를 통해 보다 많은 빛을 흡수해 전류를 증대시켜 얻은 결과이고, 앞으로 태양전지의 전류를 더 상승시키면 충분히 실리콘 태양전지의 26%를 넘어설 수 있을 것"이라고 예측했다.

한편 이번 연구는 산업통상자원부 한국에너지기술평가원 신재생에너지 핵심기술 개발사업, 과학기술정보통신부 한국연구재단 글로벌 프론티어 사업, 국가과학기술연구회 창의형 융합연구사업 등의 지원을 받아 수행됐다.

한국화학연구원 페로브스카이트 태양전지 연구진이 한자리에 모였다. 첫 번째 줄 오른쪽에서 네번째가 서장원 박사, 여섯번째가 신성식 박사.<사진= 한국화학연구원> 한국화학연구원 페로브스카이트 태양전지 연구진이 한자리에 모였다. 첫 번째 줄 오른쪽에서 네번째가 서장원 박사, 여섯번째가 신성식 박사.<사진= 한국화학연구원>

 
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