기존 태양전지의 장점을 결합해 차세대 고효율 하이브리드 태양전지를 제작하는 원천기술을 국내 연구진이 개발했다.
재료연구소(소장 강석봉)는 소자기능박막연구실 김창수 박사팀이 고효율 적층형 하이브리드 태양전지 기술을 개발, `어드밴스트 머티어리얼스(Advanced Materials)`지 최신호(8월 28일자) 표지논문으로 실렸다고 22일 밝혔다.
지금까지 실리콘 박막 태양전지와 유기 태양전지를 융합한 하이브리드 태양전지의 효율은 2% 이하다. 실험적으로 고효율화한 사례도 없다.
김 박사팀은 고효율 실리콘 박막 태양전지와 저가의 유기 태양전지를 적층형 구조로 설계·제작해 효율성과 가격 경쟁력을 동시에 확보했다.
건전지 두 개를 직렬로 연결하면 출력 전압은 두 배가 된다. 김 박사팀은 이를 응용해 실리콘 박막 태양전지와 유기 태양전지를 겹겹이 쌓은 적층구조로 배치했다. 이어 아래에 있는 태양전지의 투과도를 제어해 위쪽 태양전지가 빛을 최대한 흡수할 수 있도록 했다. 그 결과 기존 하이브리드 태양전지 대비 3배 이상의 성능을 확인했다.
태양전지 사이에 전도성 고분자와 투명 산화물을 넣어 계면 저항도 최소화했다.
이 기술을 다양한 구조의 태양전지에 접목하면 태양광 활용 효과가 배가될 것으로 연구진은 기대했다. 실리콘 박막이나 유기물을 이용한 디스플레이, 트랜지스터 등 전자기기 제작에도 적용할 수 있다.
연구진은 단일 구조의 하이브리드 태양전지로도 10% 이상의 효율을 거두는 연구를 진행한다.
김창수 박사는 “유·무기 소재를 융합한 하이브리드 태양전지의 고효율화를 실현할 수 있는 원천기술로 차세대 태양전지의 상용화에 한 발짝 다가설 수 있는 가능성을 제시했다는 점에서 의미 있다”고 말했다.
창원=임동식기자 dslim@etnews.com
