[충청뉴스 이성현 기자] 국내 연구진이 실리콘 태양전지의 물리적 한계를 극복할 차세대 탠덤 태양전지 분야에서 1년 만에 세계 최고 효율을 다시 경신하며 박막 태양전지 기술 주도권을 확보했다.
한국에너지기술연구원은 태양광연구단이 페로브스카이트/CIGS 탠덤 태양전지 분야에서 26.7%의 세계 최고 공인 효율을 기록했다고 1일 밝혔다.
이번 성과는 독일 프라운호퍼 태양에너지시스템연구소(Fraunhofer ISE)에서 공식 인증을 받았으며, 미국 국립록키연구소(NLR)가 발표하는 최고 효율 기록표에 등재됐다.
기존 단일 실리콘 태양전지가 효율 한계에 다다르면서 상부와 하부에 서로 다른 파장대를 흡수하는 소자를 겹치는 탠덤 구조가 차세대 대안으로 꼽혀왔다.
그러나 두 소자를 결합하는 과정에서 접합 계면의 열화가 발생하고 상부 전극 구조로 인해 빛 손실이 발생하는 한계가 있었다.
연구진은 손실 원인을 정밀 분석해 페로브스카이트 손상을 줄이는 계면층 소재와 공정 기술을 개발했다.
또 상부 투명전극 및 전하수송층 구조를 최적화해 불필요한 광전류 손실을 최소화했다.
그 결과 연구실 기준 27.0%의 효율을 기록한 데 이어 공인 인증 기준 26.7%를 확보하며 기존 국내 연구진의 세계 기록(26.3%)을 넘어섰다.
이번에 개발된 탠덤 태양전지는 두 광흡수층 모두 얇은 막 형태로 제작할 수 있어 높은 효율과 함께 가볍고 유연한 물리적 특성을 동시에 확보했다.
이는 동일 면적당 전력 생산량을 획기적으로 늘려 설치 공간의 제약을 극복할 수 있음을 의미한다.
이에 따라 건물 일체형 태양광(BIPV)이나 자동차 루프 등 지상용 모빌리티는 물론, 무게 대비 출력 비율이 핵심인 소형 위성, 우주 데이터센터 등 미래 우주 산업의 차세대 전력원으로 폭넓게 적용될 전망이다.
정인영 선임연구원은 “이번 성과는 페로브스카이트와 CIGS를 결합하는 과정에서 발생하는 계면 손실과 광학적 손실을 함께 줄여 효율과 안정성을 동시에 높였다는 데 의미가 있다”며 “세계적인 인증기관에서 효율을 확인받고 최고 효율로 등재된 것은 우리 기술의 경쟁력을 객관적으로 인정받은 결과”라고 설명했다.
