한국에너지기술연구원은 산하 태양광연구단이 차세대 고효율 태양광 기술로 주목받는 '페로브스카이트/CIGS 탠덤 태양전지' 분야에서 26.7%의 세계 최고 공인 효율을 달성했다고 1일 밝혔다.
지난해 서울대·한국과학기술연구원(KIST) 공동연구팀이 26.3%로 당시 기준 세계 최고 효율을 달성한 데 이은 쾌거다. 1년 만에 세계 기록을 한국이 경신하면서 차세대 박막 태양전지 분야 한국의 높은 기술력을 세계에 알렸다.
해당 성과는 독일 프라운호퍼 태양에너지시스템연구소(프라운호퍼 ISE)로부터 공식 인증을 받았다. 미국 국립록키연구소(NLR)가 발표하는 '태양전지 유형별 최고 효율 기록표'(Best Research-Cell Efficiencies Chart)에도 세계 최고 기록으로 등재됐다.
탠덤 태양전지는 서로 다른 특성의 태양전지를 층층이 겹쳐 태양 빛을 폭넓게 활용한다. 이 중 페로브스카이트/CIGS 탠덤 태양전지는 위쪽에 페로브스카이트 태양전지, 아래쪽에 CIGS 태양전지를 배치해 서로 다른 파장대의 태양 빛을 나눠 흡수한다. 두 소재 모두 박막 형태로 제작할 수 있어 고효율을 이루고, 가볍고 유연하게 만들 수도 있다.
다만 두 태양전지를 결합하는 중 페로브스카이트 광 흡수층이 열화될 수 있고, 일부 구성층이 빛을 불필요하게 흡수해 성능이 저하될 수 있다.
에너지연 연구진은 페로브스카이트 손상을 줄일 수 있는 계면층 소재와 공정 기술을 개발했다. 또 상부 투명전극과 전하수송층 구조를 최적화해 불필요한 빛 흡수를 줄이고 광전류 손실을 최소화하는 데 성공했다.
이로써 연구실 기준 27% 효율을 달성했으며 프라운호퍼 ISE로부터 26.7% 공인 효율을 인증받았다.
이번 기술은 같은 면적에서 더 많은 전기를 생산할 수 있어 태양광 발전 활용 범위를 넓힐 것으로 기대된다. 가볍고 유연한 박막 구조인만큼 건물·자동차는 물론 무게와 설치 면적이 중요한 소형 위성과 우주 데이터센터 등 미래 우주산업 전력원으로도 활용 가능성이 높다.
연구를 주도한 정인영 선임연구원은 “이번 성과는 페로브스카이트와 CIGS를 결합하는 과정에서 발생하는 계면 손실과 광학적 손실을 함께 줄여 효율·안정성을 동시에 높였다는 데 의미가 있다”며 “세계적인 인증기관에서 효율을 확인받고 최고 효율로 등재된 것은 우리 기술의 경쟁력을 객관적으로 인정받은 결과”라고 말했다.
김영준 기자 kyj85@etnews.com
