韓, 태양광 셀효율 `마의 20%` 돌파… 세계 첫 인증

유니테스트의 설비. 한국화학연구원 제공.

전 세계 태양광업계의 숙원인 셀 효율 20%를 돌파하는 태양광 대면적 셀이 국내 기술로 개발됐다. 가격 경쟁력도 갖춘 차세대 태양전지인 만큼 국산 친환경 에너지 활성화에 이바지할 것으로 기대된다.

22일 태양광업계에 따르면 한국화학연구원과 유니테스트가 공동개발한 페로브스카이트 태양전지 대면적 셀은 지난 7일 독일의 국제 공인 인증 기관인 '프라운호퍼'로부터 세계 최고 효율을 인증받았다. 인증받은 대면적 셀 효율 기록은 20.6%로, 중국 기록인 19.2%보다 1.4%포인트 높은 수치다.

대면적 셀의 이론적 한계 효율은 현실적인 손실 경로를 고려할 경우 대략 27% 수준인데 아직 20%를 넘는 기술은 없었다. 대면적 소자의 다양한 요소를 최적화하는 과정이 쉽지 않은데 이번에 국내 연구진과 중견기업의 공동 연구가 새로운 이정표를 세운 셈이다.

페로브스카이트 태양전지는 기판 위에 용액을 코팅해 비교적 쉽고 저렴하게 대량 생산할 수 있는 일명 '차세대 태양전지'다. 현재 국내외 기업들은 페로브스카이트 태양전지 효율을 높여 '페로브스카이트-실리콘 탠덤 태양전지'를 상용화하기 위한 기술 개발에 집중하고 있다.

이는 무려 9년 만의 결실이다. 화학연과 유니테스트는 2016년 산업부와 한국에너지기술평가원의 과제 수주를 통해 공식적으로 페로브스카이트 태양전지 대면적 셀의 생산기술 연구를 시작했다.

업계에서는 대면적 셀에서 이 같은 효율이 나왔다는 점에서 국산 태양전지 셀에 빠르게 적용될 수 있을 것으로 기대하고 있다. 대면적 셀은 면적이 200㎠ 이상의 태양전지 셀로, 실제 상용화된 태양전지 패널에 사용되는 크기다.

한 태양광 업계 관계자는 "대면적 셀의 성능은 상업생산의 적용 가능성을 평가하는 척도"라며 "대면적 셀의 효율이 태양전지 패널의 제조와 시장 경쟁력에 직접적인 영향을 미치는 만큼 세계 최고 효율 달성은 유의미한 성과"라고 평가했다.

이번 기록은 미국재생에너지연구소(NREL)의 '태양전지 최고효율 차트'에 등재될 예정이다. NREL은 매 분기별 태양전지 최고 효율을 기록한 연구기관을 발표하는데 해당 기술과 기관, 기업이 국제적으로 인정받는 의미를 가진다.화학연구원과 유니테스트는 이번 기술을 활용해 본격적으로 페로브스카이트 태양전지 상용화를 추진할 예정이다. 페로브스카이트 소재의 잠재력을 활용한 실내·창호용 제품, 기능성 응용 분야 제품 등의 양산을 준비 중이다.

유니테스트는 올해 안에 이번에 개발한 세계 최고 효율의 페로브스카이트 대면적 태양전지 제작기술을 적용한 '내장형 전자가격표시기(ESL)'를 출시할 예정이다. 향후에는 페로브스카이트 실리콘 탠덤 태양전지의 대면적 공정에도 적용해 상용화에 박차를 가한다는 목표다.

유니테스트는 이를 위해 이미 경기도 평택 신공장에 페로브스카이트 태양전지의 상용화 설비를 구축한 상황이다. 향후에는 새만금산단 1공구 6만6000㎡ 부지에 페로브스카이트 태양전지 제조공장을 건립할 계획이다. 페로브스카이트 실리콘 탠덤 태양전지의 상용화가 이뤄지면 세계 최초 타이틀을 달게 된다.

이영국 화학연 원장은 "이번 성과는 페로브스카이트 대면적 셀의 세계 최고 효율화를 이루어 상용화의 기술적 관문 중 매우 중요한 하나를 해결한 큰 성과"라며 "이번 기술을 바탕으로 태양전지 상용화에 기여하는 좋은 산·연 협력 모델이 될 것으로 기대한다"고 말했다.박한나기자 park27@dt.co.kr