화학연, 대면적 페로브스카이트 태양전지 세계 최고 효율 20.6% 달성…상용화 박차

페로브스카이트 태양전지 대면적 셀 세계 최고 효율을 경신하는 데 핵심 기술을 개발한 화학연 에너지소재연구센터 연구팀.

탄소중립 기술 개발이 시급한 가운데 국내 연구진이 중견기업과 협업해 중국이 보유한 페로브스카이트 태양전지 대면적 셀 세계 최고 효율을 경신했다.

한국화학연구원(원장 이영국)과 유니테스트(대표 김종현)는 페로브스카이트 태양전지 대면적 셀(200㎠ 이상) 생산 기술을 공동으로 개발해 중국의 19.2%를 경신한 20.6% 국제 공인 인증 효율을 달성했다고 21일 밝혔다.

지난 7일 독일 국제 공인 인증 기관인 '프라운호퍼'로부터 인증받았으며, 곧 미국재생에너지연구소(NREL)의 '태양전지 최고효율 차트'에 등재될 예정이다.

페로브스카이트 태양전지 대면적 셀의 이론적 한계 효율은 대략 27% 수준으로 알려졌는데 아직까지 20%를 넘는 기술은 없었다. 효율을 높이려면 소재 최적화 및 코팅 균일화, 레이저 공정 최적화 과정이 필수인데 대면적 소자의 다양한 요소를 최적화하는 과정이 쉽지 않다.

향후 실리콘 태양전지의 한계를 극복하기 위해 꼭 필요한 페로브스카이트-실리콘 탠덤(다중 접합) 태양전지 개발에서도 고성능 소재 발굴 및 최적화, 대면적 균일 코팅 기술 개발은 필수다. 이번 성과와 같은 단일 접합 태양전지 대면적 셀 고성능화가 탠덤 태양전지 대면적 셀 및 모듈 성능 향상을 이끌 핵심 기술이다.

연구팀은 자체 소재 합성 최적화 및 코팅 균일화, 레이저 파워 최적화로 이번 우수한 성과를 거뒀다.

특히 이번에 개발한 제작기술은 페로브스카이트-실리콘 탠덤 태양전지 대면적 공정에 직접 적용이 가능하다. 조기 상용화를 위해 매우 중요한 핵심 기술이다.

화학연은 개발한 대면적 셀을 바탕으로 옥외 실증 테스트를 진행하는 등 기업 상용화에 실질적인 역할을 수행하고 있다.

유니테스트는 이 기술을 토대로 유리창호형 페로브스카이트 태양전지 사업화, 자동차 생산업체와 함께 개발한 반투명 페로브스카이트 태양전지를 파노라믹 솔라루프에 장착하는 등 페로브스카이트 태양전지 상용화를 본격 추진한다. 올해 안에 실내용 페로브스카이트 태양전지 양산을 목표로 설비를 구축 중이다.

이영국 원장은 “이번 성과는 페로브스카이트 대면적 셀 세계 최고 효율화를 이뤄 상용화 기술적 관문 중 매우 중요한 하나를 해결한 큰 성과로, 태양전지 상용화에 기여하는 산·연 협력 우수모델이 될 것으로 기대한다”고 밝혔다.

김영준 기자 kyj85@etnews.com