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차세대 태양전지 페로브스카이트, 마의 ‘효율 25%’ 벽 넘어섰다

중앙일보 2019.08.13 16:16
차세대 태양전지로 주목받고 있는 페로브스카이트 태양전지. [사진 화학연구원]

차세대 태양전지로 주목받고 있는 페로브스카이트 태양전지. [사진 화학연구원]

 한국 연구진이 차세대 태양전지로 주목받고 있는 페로브스카이트 태양전지 개발에서 ‘마(魔)의 25%’효율을 돌파했다.  
 
한국화학연구원은 13일 미국재생에너지연구소(NREL)의 ‘태양전지 최고효율 차트’를 인용, 서장원 박사팀과 미국 매사추세츠공대(MIT) 모운지 바웬디 교수팀이 공동연구를 통해 기록한 25.2%가 페로브스카이트 부문 세계 최고 광전변환효율이라고 밝혔다. 광전변환효율이란 빛 에너지를 전기에너지로 변환시키는 효율을 말한다.
 
이로써 한국화학연구원은 지난 4월 경쟁국 연구기관인 중국과학원의 페로브스카이트 효율 기록 23.7%를 제치고, 세계 최고 효율 24.2%를 기록한 이후, 4개월 만에 또다시 1% 이상 경신했다. NREL은 해마다 분기별로 태양전지 최고 효율을 기록한 연구기관을 발표하고 있다. 특히, 이번 기록은 페로브스카이트 태양전지가 실질적으로 달성할 수 있다고 여겨진 25%의 효율을 뛰어넘는 결과로, 현재 널리 쓰이고 있는 1세대 태양전지인 실리콘 태양전지 최고 효율과의 격차도 1%대로 좁혔다.  
 
페로브스카이트 태양전지는 기존 실리콘 태양전지와 비교해 제조가 쉽고 제작원가는 낮아서 차세대 태양전지로 주목받고 있다. 이 같은 장점에도, 개발 초기에는 내구성이 떨어지고 효율도 10% 미만이라 경제성을 갖춘 단계까지 기술을 개발하기에는 긴 시간이 걸릴 것으로 여겨졌다. 하지만 화학연구원과 울산과학기술원(UNIST) 등 한국 연구기관ㆍ대학에서 페로브스카이트 태양전지 개발을 선도해나갔다. 덕분에 최근 정부가 발표한 ‘재생에너지 3020 이행계획안’에도 실리콘 태양전지를 대체 및 병행할 차세대 기술로 소개됐다  
 
한국화학연구원 서장원 박사는 “이번에 기록한 25.2% 효율은 저렴한 용액기술 공정을 도입해 달성한 것으로, 기존 실리콘 태양전지가 상대적 고가의 공정으로 달성한 26.7%의 최고효율을 1%대로 줄인 것”이라며 “이는 상용화 가능성을 상당히 높인 연구결과라 할 수 있다”고 말했다. 서 박사는 또 “현재 이 기술을 대면적 페로브스카이트 모듈을 제작하는데 적용해 고효율 모듈 개발에 힘쓰고 있다”고 덧붙였다.  
 
이번 공동연구 핵심연구자인 한국화학연구원 신성식 박사는 “이번 기록은 페로브스카이트 소재의 조성 제어을 통해 더욱 많은 빛을 흡수해 전류를 증대시켜 얻은 결과이고, 앞으로 태양전지의 전류를 더 상승시키면 충분히 실리콘 태양전지의 26%를 넘어설 수 있을 것”이라고 내다봤다.  
 
최준호 기자 joonho@joongang.co.kr 
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