2050년 탄소중립 목표를 위해 태양광 발전은 필수지만 우리나라는 인구밀도가 높고 국토가 협소해 대규모 태양광발전소 부지 확보에 큰 어려움을 겪고 있다.
페로브스카이트/CIGS(구리 인듐 갈륨 셀레늄) 박막 탠덤 태양전지는 가볍고 잘 휘어지는 특성을 지녀 건물 외벽, 창문, 차량 지붕, 방음벽 등 다양한 곳에 스티커처럼 붙일 수 있어 국토의 효율적 이용을 극대화할 대안으로 꼽힌다.
페로브스카이트/CIGS 탠덤 태양전지 신기록
한국연구재단은 서울대와 KIST 공동연구팀이 페로브스카이트/CIGS 탠덤 태양전지 분야에서 광발전성능 신기록을 달성했다고 9일 밝혔다.
페로브스카이트/CIGS 탠덤 태양전지는 서로 다른 광에너지를 흡수하는 두 종류의 박막 태양전지를 2층으로 겹쳐 단일 태양전지보다 더 많은 전기를 생산할 수 있는 차세대 태양전지로 주목받고 있다.
서울대 재료공학부 김진영 교수팀과 KIST 차세대태양전지연구센터 정증현 박사팀은 페로브스카이트/CIGS 탠덤 태양전지의 에너지 손실을 줄이는 기술로 광벌전성능 26.3%를 기록했다.
공동연구팀은 만들기 쉽고 비용이 저렴한 페로브스카이트 태양전지와 더 넓은 영역의 빛을 흡수하는 CIGS 태양전지를 결합하는 방법을 구상, 실리콘 기반 탠덤 태양전지와 대등한 수준의 고효율을 박막 형태로 구현할 수 있는 기술을 개발했다.
서울대 연구팀은 거친 표면의 CIGS 태양전지 위에 페로브스카이트 태양전지를 안정적으로 쌓아 올릴 수 있도록 특수 소재와 공정을 개발, 이를 통해 두 태양전지가 빈틈없이 완벽하게 붙어 최고의 성능을 낼 수 있도록 만들었다.
또 KIST 연구팀은 두 태양전지를 연결하는 부분에서 에너지 손실이 거의 없도록 다리 역할을 하는 연결층을 최적화해 태양전지가 성능을 100% 발휘할 수 있도록 했다.
이 결과 광발전성능 26.3%를 달성하며 기존 독일 연구소의 최고 기록24.6%를 1.7% 앞섰다.
이 기록은 글로벌 태양전지연구기관 미국 국립재생에너지연구소(NREL)에서 발표하는 공식 효율차트 최신판에 등재됐다.
정 박사는 “최고 수준의 효율을 달성하면서도 기존 실리콘 기반 고효율 기술로는 적용이 어려웠던 건물, 자동차, 우주항공 등 다양한 분야에 활용할 수 있는 박막탠덤 기술의 잠재력을 증명했다”고 설명했다.
김 교수는“이번 NREL 차트 등재를 계기로 페로브스카이트/CIGS 박막 탠덤 태양전지 기술 주도권을 확보하고, 지금까지 더뎠던 기술 개발을 가속시킬 전환점을 마련했다”고 말했다.
