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제목 : 화학연 서장원 박사, 페로브스카이트 태양전지 효율 세계 1위 등극

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글정보	작성일 : 2019년 05월 14일 13:58 , 읽음 : 5024

NREL ‘페로브스카이트 태양전지 최고효율’ 발표 화학연-MIT 24.23% 세계 1위 지금까지 태양전지 최고효율 총 6회 신기록 경신

한국화학연구원이 차세대 태양전지로 주목받는 페로브스카이트 태양전지 최고효율 부문에서 중국과학원에 빼앗겼던 세계 1위 자리를 탈환했다.

페로브스카이트 태양전지는 기존 실리콘 태양전지와 비교해 제조가 쉽고 제작원가는 낮은 수준이어서 차세대 태양전지로 주목받고 있다. 최근 정부가 발표한 ‘재생에너지 3020 이행계획안’에도 실리콘 태양전지를 대체 및 병행할 차세대 기술로 소개됐다.

미국재생에너지연구소(NREL)는 지난 4월 16일 ‘태양전지 최고효율 차트’를 발표하고, 한국화학연구원 서장원 박사팀과 MIT 모운지 바웬디 교수팀이 공동연구를 통해 기록한 24.23%가 페로브스카이트 부문 세계 최고효율이라고 밝혔다.

이로써 한국화학연구원은 2017년 10월 세계 최고효율 22.7%를 기록한 이후, 1년 반 만에 세계 1위 자리를 되찾았다. NREL은 해마다 분기별로 태양전지 최고효율을 기록한 연구기관을 발표하고 있으며, 이전 최고효율은 중국과학원이 기록한 23.7%였다.

특히 이번 기록은 페로브스카이트 태양전지가 이론적으로 달성할 수 있는 최고효율에 근접한 것이어서 그 의미가 더 크다. 1세대 태양전지인 실리콘 태양전지 최고효율 26%에 근접했으며, 2세대 태양전지인 CdTe와 CIGS 태양전지 최고효율인 22.1%, 22.9%보다 높은 수치다.

CdTe 및 CIGS 태양전지는 2세대 태양전지로 특정 기판 위에 화합물 반도체 소재를 박막 형태로 증착하는 방식으로 제작된다. 반도체 소재 종류에 따라 CdTe(카드뮴(Cd), 텔로라이드(Te))와 CIGS(구리(Cu), 인듐(In), 갈륨(Ga), 셀레늄(Se)) 태양전지로 나뉜다.

한국화학연구원 서장원 박사는 “이번에 기록한 24.23%는 태양전지 충전율(FF·Fill Factor)*을 84%까지 끌어올려 달성한 것으로, 앞으로 전류만 상승시킨다면 효율 향상의 여지가 남아있다”고 말했다. 이번 MIT와의 공동연구 핵심연구자인 신성식 박사는 “앞으로 25~26% 전력변환효율을 달성하겠다”는 포부를 밝혔다.

태양전지 충전율(Fill Factor)는 태양전지 효율을 결정하는 주요변수로, 최대전력을 개방 전압과 단락회로에서 출력하는 이론상 전력과 비교해 계산한다.

한국화학연구원은 중국과학원, 스위스로잔연방공대 등과 함께 전 세계 페로브스카이트 태양전지 연구를 이끌고 있다. 지금까지 이번 기록을 포함해 총 6번 NREL 태양전지 최고효율 차트에 이름을 올렸다.

최근에는 페로브스카이트 태양전지 상용화의 새 해결책을 제시해 전 세계 학계의 주목을 받았다. 신개념 페로브스카이트 박막기술 DHA(Double-layered Halide Architecture·이중층 할로겐화물)을 개발해 태양전지 고효율, 안정성, 대면적 모듈화를 동시에 달성한 것이다. 이 같은 내용은 세계 최고 권위지인 네이처(IF:41.577) 3월 28일자에 발표됐다.