[주니어전자]박막 태양전지 광발전 세계 신기록 달성…韓 기술력 입증

연구팀이 개발한 세계 최고 효율 페로브스카이트/CIGS 탠덤 태양전지. (김진영 교수 제공)

우리나라 연구진이 '페로브스카이트/CIGS(구리-인듐-갈륨-셀레늄) 박막 탠덤 태양전지 분야'에서 광발전성능 신기록을 달성했어요.

영문약자와 영어, 한자 등이 여럿 섞여 있어 무슨 말인지 이해가 쉽지 않죠? 설명을 들으면 도움이 될 거예요.

'탠덤'을 먼저 설명하는 게 이해하기 쉬울 거예요. '탠덤(tandem)'은 '말 두마리가 앞뒤로 늘어서서 끄는 마차'를 의미해요. 가끔 강변 자전거도로에서 2명이 함께 패달을 밟으며 타는 자전거를 본 적 있죠? 그걸 탠덤 자전거라고 부르는 이유죠.

'박막(薄膜)'은 '얇은 막'을 의미하죠.

이들 단어들의 원래 의미를 토대로 살펴보면 '박막 탠덤 태양전지'란 '2개의 얇은 막을 붙여 만든 태양전지'로 해석되겠죠. 즉, '얇은 페로브스카이트'와 '얇은 CIGS(구리-인듐-갈륨-셀레늄)'를 붙여 만든 태양전지인거죠.

페로브스카이트/CIGS 박막 탠덤 태양전지는 서로 다른 광에너지를 흡수하는 두 종류 얇은(박막) 태양전지를 2층으로 겹쳐 만든 태양전지예요. 이미 존재하고 있는 단일 태양전지보다 훨씬 더 많은 전기를 만들 수 있어 차세대 태양전지로 주목받고 있죠.

이와 비슷한 태양전지는 이미 나와 있어요. 이 같은 태양전지를 이용해 전지판이 받은 태양광을 전기로 바꾸는 광발전성능을 우리나라 연구진이 최고로 높여 세계신기록을 세웠다는 게 뉴스인 거예요.

한국연구재단은 김진영 서울대 교수팀과 정증현 한국과학기술연구원(KIST) 차세대태양전지연구센터 박사팀이 페로브스카이트/CIGS 탠덤 태양전지 에너지 손실을 줄일 수 있는 기술을 개발했다고 9일 밝혔어요.

연구팀은 만들기 쉽고 비용이 저렴한 페로브스카이트 태양전지와 더 넓은 영역 빛을 흡수하는 CIGS 태양전지를 결합하는 방법을 고안했어요. 그래서 실리콘 기반 탠덤 태양전지와 대등한 고효율을 박막 형태로 구현할 수 있는 기술을 개발했죠.

서울대 연구팀은 거친 표면의 CIGS 태양전지 위에 페로브스카이트 태양전지를 안정적으로 쌓아 올릴 수 있도록 특수 소재와 공정을 개발했어요. 이를 통해 두 태양전지가 빈틈없이 완벽하게 붙어 최고 성능을 낼 수 있도록 만들었죠.

KIST 연구팀은 두 태양전지를 연결하는 부분에서 에너지 손실이 없도록 다리 역할을 하는 연결층을 최적화해 태양전지가 제 성능을 100% 발휘할 수 있도록 지원했어요.

이를 통해 26.3% 광발전성능 신기록을 달성했어요. 이는 이전 독일 연구소가 가지고 있던 최고 기록인 24.6%를 1.7% 뛰어넘은 수치죠. 이번 기록은 미국 국립재생에너지연구소(NREL)에서 발표하는 공식 효율 차트 올해 최신판에 등재됐어요.

김진영 교수는 “NREL 차트 등재를 계기로 페로브스카이트/CIGS 박막 탠덤 태양전지 기술 주도권을 한국이 확보하고, 해당 분야 기술 개발을 더욱 가속하는 전환점이 될 것”이라고 말했어요.

최정훈 기자 jhchoi@etnews.com