울산과학기술원(UNIST·총장 정무영)이 실리콘 태양전지와 페로브스카이트 태양전지를 결합해 에너지 변환 효율을 극대화한 탠덤 태양전지를 개발했다.
UNIST는 최경진·송명훈 신소재공학부 교수팀이 신성E&G(대표 김동섭)와 공동으로 '일체형 페로브스카이트·실리콘 탠덤 태양전지' 제조기술 개발에 성공했다고 1일 밝혔다.
'탠덤 태양전지'는 광 흡수 특성이 서로 다른 유·무기 반도체 소재를 연속으로 적층해 광전 변환 효율을 최대로 끌어 올린 태양전지를 말한다. 기존 실리콘 태양전지의 효율이 한계에 이르면서 이를 대체할 차세대 태양전지로 주목받고 있다.
최 교수팀은 신소재 페로브스카이트와 기존 실리콘을 적층하는 방법으로 '일체형 페로브스카이트·실리콘 탠덤 태양전지'를 개발했다. 제조 단가가 낮은 실리콘 태양전지를 아랫부분에 놓고 윗부분에는 고효율 페로브스카이트 태양전지를 쌓아 최적의 효율을 나타내는 구조다.
이 기술로 만든 탠덤 태양전지는 에너지 변환 효율 21.19%를 나타냈다. 국내외 탠덤형 태양전지 효율 가운데 가장 높은 수치다.
효율뿐 아니라 기존 실리콘 태양전지 생산 공정을 그대로 사용할 수 있어 경제 효과도 높다.
현재 실리콘 태양전지 최대 효율은 이론상 29%에 육박하는 26.6%까지 이르렀다. 반면 태양전지 제조 단가는 1와트(W) 당 0.16달러 이하로 떨어져 기업 마다 손익분기점을 위협 받고 있다. 태양광 기업의 생존과 산업 경쟁력은 태양전지 효율 향상에 달렸다.
'탠덤 태양전지'는 이러한 실리콘 태양전지의 기술 한계를 우회적으로 극복하고 효율과 단가 문제를 해결할 수 있는 유력한 대안으로 꼽힌다.
최경진 교수는 “태양전지에 적용하는 소재마다 흡수할 수 있는 태양광 범위가 다르다. 서로 보완적인 두 개 이상의 광흡수 반도체 소재를 수직으로 쌓는 방법으로 투과되거나 낭비되는 에너지를 최소화해 태양전지 효율을 극대화했다”고 설명했다.
울산=임동식기자 dslim@etnews.com
