한국화학연구원(원장 김성수)이 페로브스카이트 태양전지 최고효율 부문 세계 1위를 탈환했다. 중국과학원에 앞자리를 내준지 1년 반 만이다.
화학연은 서장원 화학소재연구본부 박사팀이 모운지 바웬디 메사추세츠공대(MIT) 교수팀과 함께 개발한 페로브스카이트 태양전지가 미국재생에너지연구소(NREL) '태양전지 최고효율 차트' 세계 1위로 올라섰다고 23일 밝혔다.
개발 태양전지 효율은 24.23%다. 종전기록 23.7%를 앞질렀다. 중국과학원이 2017년 10월부터 1위 자리를 지켰다.
페로브스카이트 태양전지는 유무기 하이브리드 소재인 페로브스카이트를 활용한 태양전지다. 기존 실리콘 기반보다 제조가 쉽고 원가도 낮아 차세대 태양전지로 주목 받는다. 최근 정부가 발표한 '재생에너지 3020 이행계획안'에도 기존 실리콘 태양전지를 대체할 차세대 기술로 꼽혔다.
이번 성과는 페로브스카이트 태양전지가 낼 수 있는 이론 최고효율에 근접한 것이어서 의미가 크다. 1세대 태양전지인 실리콘 태양전지 최고효율 26%에 근접했다. 2세대인 카드뮴·텔로라이드(CdTe), 구리·인듐·갈륨·셀레늄(CIGS)보다는 한참 앞서 있다. CdTe 효율은 22.1%, CIGS 효율은 22.9%다.
화학연은 이번 성과로 세계 페로브스카이트 태양전지 연구를 이끄는 선도 기관 입지를 재차 다졌다. 화학연이 효율 최고기록을 경신한 것은 이번이 6번째다.
연구팀은 앞으로 추가 전지 효율 확대에 나설 계획이다. 최대 전력과 이론상 전력을 비교해 계산하는 '태양전지 충전율'을 끌어올리면 25~26% 효율 구현도 가능할 것으로 보고 있다.
서장원 박사는 “태양전지 충전율을 84%까지 끌어올려 이번 24.23% 효율 달성에 성공했다”며 “전류를 높이면 효율 향상 여지가 남아있다”고 말했다.
한편 화학연은 이번 발표 전에도 페로브스카이트 태양전지 상용화 해결책을 제시해 주목 받았다. 페로브스카이트 박막기술인 '이중층 할로겐화물(DHA)'을 개발해 태양전지 고효율화, 안정화 대면적 모듈화를 동시 달성했다.
대전=김영준기자 kyj85@etnews.com
