‘차세대 꿈의 배터리’ 5배 빠르게 생산할 기술 개발... 2년 내 상용화

한국화학硏·전북대 공동 연구성과

한국화학연구원 연구원이 페로브스카이트 열처리 공정을 단축시키기 위한 광소결 공정 실험 중이다. [사진=화학연]

국내 연구팀이 차세대 전지로 꼽히는 ‘유연 페로브스카이트 태양전지’의 상업화를 앞당길 기술을 개발했다.

한국화학연구원은 함동석 책임연구원, 김민 전북대 교수 연구팀이 유연 페로브스카이트 제조 공정시간을 기존과 비교해 5분의 1로 줄이는 기술을 개발했다고 11일 밝혔다.

유연 페로브스카이트 태양전지는 실리콘 기반의 태양전지에 비해 가볍고 유연성이 뛰어나다. 건물 일체형 태양광 발전, 자동차용 선루프 태양전지, 사물인터넷(IoT) 배터리 등 여러 분야에 활용이 가능하다.

유연 페로브스카이트 태양전지를 상업화하기 위해서는 대면적 기반의 ‘롤투롤 공정’ 기술 개발이 필수적이다. 롤투롤 공정은 모재를 회전 롤에 감으면서 특정 물질을 도포하는 공법으로 연속적인 생산 과정으로 높은 효율성을 보인다.

연구팀은 ‘초고속 광소결 기술’을 도입한 롤투톨 공정 기술을 개발했다. 초고속 광소결 기술은 백만 분의 1초 단위의 짧은 시간 동안 강한 빛을 조사해 하부 기재 손상 없이 페로브스카이트 층을 빠르게 열처리하는 기술이다.

통상 요오드화 납을 먼저 코팅한 후, 요오드화 포름암미디늄을 순차적으로 코팅하는 방식으로 페로브스카이트 막을 제조한다. 이 과정에서는 긴 시간의 고온 열처리가 필요하다. 연구팀은 초고속 광소결 기술을 적용해 이 과정을 줄였다. 기존 과정에서 반드시 필요한 10분 이상의 열처리 시간을 2분으로 단축했다는 게 연구팀 설명이다.

연구팀은 공정 기술 상용화에 약 2년이 소요될 것으로 보고 있다. 함 책임연구원은 “상부전극의 롤투롤 공정 적용에 대한 소재 및 공정 연구가 필요하다”며 “산학연에서 수행 중인 신재생 에너지 관련 소재 협력을 통한 국내 우수기술의 실증화 및 사업화에 나서겠다”고 밝혔다.