페로브스카이트 태양전지 세계 최고 효율 달성

화학연구원-유니테스트, 대면적 태양전지 생산기술 개발
20.6% 달성 기록 국제인증… 중국 기록 19.2% 뛰어넘어
유니테스트, 일부 제품은 올해 시장에 출시할 계획

화학연구원 페로브스카이트 연구팀이 대면적으로 만든 페로브스카이트 태양전지를 보여주고 있다. 화학연구원 제공

[파이낸셜뉴스] 한국화학연구원과 ㈜유니테스트가 만든 페로브스카이트 태양전지가 중국이 보유한 대면적 부문 세계 최고 효율을 뛰어넘어 20.6%를 달성했다. 연구진은 지난 7일 독일의 국제 공인 인증 기관인 '프라운호퍼'로부터 세계 최고 효율을 인증받았으며, 곧 미국재생에너지연구소(NREL)의 '태양전지 최고효율 차트'에 등재될 예정이다.

21일 화학연구원에 따르면, 양측은 협업을 통해 200㎠ 이상의 대면적 셀 생산 기술을 공동으로 개발했다.

이 기술을 활용해 본격적으로 페로브스카이트 태양전지 상용화를 추진할 예정이다. 특히 페로브스카이트 소재의 잠재력을 활용한 실내·창호용 제품, 기능성 응용 분야 제품 등의 양산을 준비 중이며, 일부 제품은 올해 시장에 출시할 계획이다.

페로브스카이트 태양전지는 기판 위에 용액을 코팅해 비교적 쉽고 저렴하게 대량생산할 수 있어 차세대 태양전지로 주목받고 있다. 현재 페로브스카이트 태양전지 효율을 높여 상용화하기 위해 한국, 중국, 중동 등의 기술 개발 경쟁이 매우 치열하다.

하지만, 대면적 셀의 이론적 한계 효율은 현실적인 손실 경로를 고려할 경우 대략 27% 수준으로 알려졌지만, 아직까지 20%를 넘는 기술은 없었다. 효율을 높이려면 소재 최적화 및 코팅 균일화, 그리고 레이저 공정 최적화 과정이 필수적인데, 대면적 소자의 다양한 요소를 최적화하는 과정이 쉽지 않다.

한국화학연구원과 ㈜유니테스트가 200㎠ 이상의 대면적 페로브스카이트 태양전지 셀 생산 기술을 공동으로 개발했다. 화학연구원 제공

화학연구원 페로브스카이트 연구팀은 자체 소재 합성 최적화 및 코팅의 균일화 그리고 레이저 파워를 최적화해 기존에 중국이 보유하던 19.2%의 대면적 인증 효율을 훨씬 뛰어넘는 20.6%의 공인 인증을 획득했다.

특히 이번에 개발한 세계 최고 효율의 단일접합 페로브스카이트 대면적 태양전지 제작기술은 페로브스카이트-실리콘 탠덤 태양전지의 대면적 공정에 직접 적용이 가능하므로, 이 분야의 조기 상용화를 위해서는 매우 중요한 핵심 기술이다.

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

㈜유니테스트는 이 기술을 토대로 그동안 추진하던 유리창호형 페로브스카이트 태양전지 사업화와 더불어, 국내 유수의 자동차 생산업체와 함께 개발한 반투명 페로브스카이트 태양전지를 파노라믹 솔라루프에 장착하는 등 페로브스카이트 태양전지 상용화를 본격적으로 추진한다. 특히 올해 안에 실내용 페로브스카이트 태양전지 양산을 목표로 설비를 구축 중이다.
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monarch@fnnews.com 김만기 기자