AI가 찾은 친환경 태양전지, 독성 없이 효율·비용 잡았다

그린 케미스트리 표지. 포스텍 제공.

더 친환경적이고 저렴하게 깨끗한 에너지를 생산할 수 있는 길이 열렸다. 국내 연구팀이 태양전지 상용화를 앞당길 새로운 제조 공정을 개발하고 지속가능한 태양전지 로드맵을 제시했다. 

포스텍은 한지훈 화학공학과 교수 연구팀이 김민 서울시립대 화학공학과 교수 연구팀과 함께 '페로브스카이트' 태양전지 제조과정에서 발생하는 독성 물질을 최소화할 수 있는 새로운 공정을 개발했다고 12일 밝혔다. 연구 결과는 국제학술지 ‘그린 케미스트리(Green Chemistry)’ 온라인판 표지로 선정됐다.

연구팀은 유독성 용매인 DMF 대신 바이오매스에서 추출한 친환경 용매인 감마-발레로락톤(GVL)과 에틸아세테이트(EA)를 적용한 새로운 제조 공정을 개발했다. 방대한 실험 데이터를 인공지능(AI)에 학습시켜 효율을 높이고 비용과 탄소 배출을 최소화할 수 있는 최적의 조건을 도출했다. 

AI가 제안한 조건을 실제 실험으로 검증했다. 그 결과 페로브스카이트 태양전지의 제조 단가가 기존의 절반 수준으로 낮아지고, 기후변화에 미치는 환경적 영향은 80% 이상 감소하는 것으로 나타났다. 모듈 수명과 재활용 전략을 함께 고려할 경우 지역별로 실제 상용화가 가능한 손익분기점을 찾아낼 수 있다는 점도 확인했다.

제조 단가와 환경 영향, 공정 효율을 종합적으로 고려한 지속가능성 평가 모델과 세계 보급 시나리오도 제시했다.

한 교수는 "AI가 스스로 공정을 최적화해 기존에 불가능하다고 여겨졌던 최적의 조건을 찾아냈다"며 "독성이 없는 바이오 용매를 사용해 태양전지를 더 효율적으로 만들 수 있는 길이 열렸다"고 말했다. 

<참고 자료>
- doi.org/10.1039/D5GC02249E

[정지영 기자 jjy2011@donga.com]