中 제치고 `K-페로브스카이트 태양전지` 세계 최고 입증…魔의 20% 효율 넘다

화학연, 유니테스트와 대면적 셀 부문 세계 최고효율
소재 합성화, 코팅 균일화, 레이저 공정 등으로 20.6%

한국화학연구원은 유니테스트와 함께 중국이 보유하던 대면적 페로브스카이트 태양전지 효율을 경신하고 세계 최고 수준인 20.6%를 달성했다. 화학연 제공

한국화학연구원과 페로브스카이트 태양전지 대면적 셀 부문 세계 최고 효율을 기록한 유니테스트의 생산설비 모습. 화학연 제공

국내 연구진이 중견기업과 손잡고 중국이 보유하던 기록을 깨고 대면적 부문 페로브스카이트 태양전지 세계 최고 효율을 달성했다. 이를 토대로 올해 안에 실내·창호용 제품으로 페로브스카이트 태양전지를 선보이는 등 상용화에 박차를 가할 계획이다.

한국화학연구원은 유니테스트와 함께 200㎠ 이상 대면적 페로브스카이트 태양전지 생산기술을 공동 개발하고, 중국이 보유하던 세계 최고 효율 19.2%를 넘어선 20.6%의 국제공인 인증 효율을 기록했다고 21일 밝혔다.

독일의 국제공인 인증기관인 '프라운호퍼'로부터 세계 최고 효율을 인증받았으며, 조만간 미국재생에너지연구소(NREL)의 태양전지 최고 효율 차트에 등재될 예정이다.

페로브스카이트 태양전지는 기판 위에 용액을 코팅해 비교적 쉽고 저렴하게 대량 생산할 수 있어 차세대 태양전지로 주목받고 있다. 현재 효율을 높여 상용화하기 위한 기술 경쟁이 한국과 중국, 중동 등에 치열하게 펼쳐지고 있다.

하지만, 대면적 셀의 이론적 한계 효율이 대략 27% 수준으로 알려져 있는데, 아직까지 20%를 넘는 기술은 없었다. 또한 효율을 높이려면 소재 최적화, 코팅 균일화, 레이저 공정 최적화 과정이 필수적인데, 대면적 소자의 다양한 요소를 최적화하는 과정이 쉽지 않았다.

연구팀은 자체 소재 합성 최적화와 코팅 균일화, 레이저 파워 최적화 등을 통해 대면적 인증 효율 20.6%를 달성했다. 특히 단일접합 페로브스카이트 대면적 태양전지 제작 기술은 페로브스카이트-실리콘 탠덤(다중 접합) 태양전지의 대면적 공정에 직접 적용이 가능하다는 점에서 상용화를 앞당길 것으로 예상된다.

화학연은 대면적 셀에 대한 옥외 실증 테스트를 진행하고 있다. 유니테스트는 실내·창호형 제품 등으로 양산을 준비하고 있으며, 일부 제품을 올해 안으로 출시할 계획이다. 이와 함께 유니테스트는 국내 유수의 자동차 생산업체와 함께 개발한 반투명 페로브스카이트 태양전지를 파노라믹 솔라루프에 장착해 상용화를 본격 추진한다.

이영국 화학연 원장은 "이번 성과를 페로브스카이트 대면적 셀의 세계 최고 효율화를 이뤄 상용화를 위한 매우 중요한 과제를 해결한 것"이라며 "앞으로 태양전지 상용화에 기여하도록 산연 협력 모델을 강화해 나가겠다"고 말했다.이준기기자 bongchu@dt.co.kr