GIST '유기 태양전지' 세계 최고 효율 달성

KOLAS 인증받아 상용화 속도

광주과학기술원(GIST) 차세대에너지연구소에서 개발한 세계 최고의 효율을 자랑하는 얇고 투명한 유기 태양전지. GIST 제공

광주과학기술원(GIST) 차세대에너지연구소에서 개발한 얇고 투명한 유기 태양전지가 정부 인증을 받으면서 상용화 단계로 진입했다. 200㎠ 크기의 태양전지 모듈이 세계 최고 수준인 12% 효율을 달성한 것을 인정 받았으며, 14% 효율로 높여 추가 인증을 준비중이다.

6일 GIST에 따르면 강홍규 책임연구원과 이광희 교수팀이 개발한 유기태양전지가 비할로겐 용매 모듈 분야에서 세계 최고 효율 12%를 달성해 산업통상자원부 국가기술표준원 산하 기구인 한국인정기구(KOLAS)의 공식 인증을 받았다. KOLAS 인증은 해외에서도 동일하게 인정받을 수 있어 기업의 해외시장 진출에 용이하다. 강홍규 책임연구원은 "독일의 경우 국가의 지속적인 R&D 지원과 투자를 통해 10% 미만 효율임에도 상용화해 건물에 실증을 추진하고 있다"고 말했다.

유기 태양전지는 기존 실리콘 태양전지에 비해 제작 비용이 저렴할 뿐만 아니라 가볍고 유연하며 투명하다는 장점이 있다. 특히 유기 태양전지는 저조도 환경에서도 태양광을 전력으로 변환할 수 있다. 연구진은 "기존 실리콘 태양전지의 하루 평균 최대 발전 시간인 약 3.5시간보다 더 오래(약 5시간) 발전이 가능해 약 13% 효율만으로도 이미 상용화된 실리콘 태양전지와 유사한 연간 발전량을 확보할 수 있다"고 설명했다.

기존 유기 태양전지 모듈은 크기가 커질수록 효율성이 떨어진다. 또 클로로벤젠, 디클로로벤젠 등 독성이 강한 할로겐 유기 용매 사용으로 인해 작업자의 건강에 악영향을 미칠 뿐만 아니라 발생하는 증기나 부산물로 환경이 오염될 수 있어 상용화에 큰 어려움이 있다.

할로겐 용매를 쓰지 않고 만든 유기 태양전지는 추후 기존 실리콘 태양전지의 10분의 1 수준에 해당하는 저렴한 제조 비용과 유연한 필름 형태로 다양한 장소에 시공이 가능하다는 장점이 있어 태양광 활용 및 기술 발전에 크게 기여할 것으로 기대된다. 한편, 연구진은 비할로겐 용매로 공정 최적화를 통해 현재 약 14% 이상의 모듈 효율을 달성해 추가 인증 절차를 추진할 예정이다.