한국과학기술원(KAIST·총장 신성철)을 비롯한 공동 연구진이 26.7% 광 변환 효율을 갖는 고효율 페로브스카이트-실리콘 탠덤 태양전지를 구현했다고 30일 밝혔다.
신병하 신소재공학과 교수팀 주도로 김진영 서울대 교수, 김동희 세종대 교수, 카이 주 미국 국립재생에너지연구소 박사, 정희준 노스웨스턴대 박사가 연구에 참여했다.
기존의 단일 태양전지로는 약 30% 초반 한계효율을 넘을 수 없다. 이 때문에 2개 이상의 태양전지를 적층하는 '탠덤 태양전지' 기술이 대안으로 나왔다. 그러나 상부 셀로 적합한, 밴드갭이 큰 페로브스카이트는 빛, 수분, 산소 등 외부 환경에 민감해 안전성이 떨어졌다.
연구팀은 새로운 음이온을 포함한 첨가제를 도입, 페로브스카이트 박막 내부에 형성되는 2차원 안정화 층을 통해 새로운 태양전지 소자를 제작했다. 더 나아가 개발 페로브스카이트를 태양전지에 적층, 고효율 탠덤 태양전지를 제작하는 데 성공했다.
연구팀은 향후 첨가제 도입법을 통한 반도체 소재의 2차원 안정화 기법을 유무기 하이브리드 페로브스카이트 물질을 이용한 태양전지, 발광 다이오드, 광 검출기 등 광전자 소자 분야에 응용할 수 있을 것으로 기대하고 있다.
신병하 교수는 “페로브스카이트 태양전지 기술은 지난 10년간 눈부신 발전을 이뤄 이제는 상용화를 고민해야 하는 시기로, 실리콘 태양전지와 이종 접합 구조를 통한 고효율 달성은 페로브스카이트 태양전지 기술 상용화를 앞당기는 데 도움이 될 것”이라며 “향후 30% 이상 초고율 탠덤 태양전지 구현에 초석이 될 것”이라고 말했다.
대전=김영준기자 kyj85@etnews.com
