서지연·김효정 교수팀
친환경·대면적 균일 박막코팅 공정기술 개발
한국전력연구원과 세계적 석학 그라첼 교수 참여
부산대 연구진이 페로브스카이트 태양전지 상용화 난제로 꼽혀 온 '공정 친환경성'과 '확장성(스케일업)' 문제를 동시에 해결한 공정기술을 개발했다. 유독성 용매를 쓰지 않고 대면적 기판(15㎝×15㎝)에 결함 없는 균일 박막을 코팅하는 기술이다.
부산대학교(총장 최재원)는 서지연 첨단융합학부 교수와 김효정 유기소재시스템공학과 교수(이하 서 교수팀)가 '시드 프라이밍 진공 결정화(S-VAC)' 기술을 개발했다고 12일 밝혔다.
S-VAC(Seed-primed Vacuum-Assisted Crystallization)는 용액 안에 미리 결정 씨앗(Seed)을 형성시킨 뒤 진공 장비를 이용해 이를 수직으로 성장시켜 박막을 만드는 공정이다. 페로브스카이트 태양전지 대면적 기판 제조에 사용해 온 클로로벤젠 등 유독성 '항용매(Anti-solvent)' 없이 고품질 박막을 구현할 수 있다.
서 교수팀은 기술 실증에서 대면적 기판 위에 결함 없는 균일한 페로브스카이트 박막 코팅을 확인했다. 이 기술을 적용해 만든 미니 모듈은 19.1%의 광전변환 효율을 나타냈고, 1년 이상 실외 구동 테스트에서 초기 효율의 94% 이상을 유지했다.
이 기술 개발에는 한국전력연구원 연구팀과 태양전지 분야 세계적 석학인 마이클 그라첼 스위스 로잔연방공대 교수가 참여했다. 국제 공동연구로 기술 신뢰도와 재현성을 확보했고 향후 실증·사업화와 글로벌 확산 가능성도 높였다.
서지연 교수는 “페로브스카이트 태양전지 상용화의 최대 걸림돌이던 '대면적 균일 코팅'과 '공정 유독성' 문제를 동시에 해결한 획기적인 성과다. 친환경적이고 효율적인 대량 생산 공정 개발에 크게 기여할 것”이라고 말했다.
부산대는 그라첼 교수와 후속 공동연구를 추진해 차세대 에너지 연구 지평을 확대하고 글로벌 협력 네트워크를 강화할 계획이다.
페로브스카이트 태양전지는 소면적(단위 셀)에서는 높은 효율을 보이지만 면적이 커질수록 코팅 불균일과 결함 증가로 효율이 급격히 떨어지고, 이는 상용화의 걸림돌로 지적돼왔다. 또 빠른 코팅 결정화를 유도하기 위해 사용하는 항용매는 환경 규제와 작업자 안전 문제를 안고 있다.
부산=임동식 기자 dslim@etnews.com
