'빛을 두 번 잡는' 기술로 태양전지 상용화 추진한다

(대전=뉴스1) 김종서 기자 = 국내 연구진이 자체 개발한 페로브스카이트 탠덤용 소재 기술이 상용화 단계에 접어들었다.

한국화학연구원은 ㈜엘케이켐과 13일 '고효율 실리콘-페로브스카이트 탠덤 태양전지용 소재 조성 및 제조' 기술이전 계약을 체결했다.

엘케이켐은 완제품 태양전지의 성능을 좌우하는 핵심 소재를 전문적으로 개발·생산하는 기업이다.

이번 기술이전을 통해 중국이 주도해 온 차세대 태양전지 소재 시장에서 국산 기술의 경쟁력을 입증하고, 탠덤 태양전지 공급망의 핵심 거점을 국내에 마련할 수 있을 것으로 기대된다.

'탠덤(적층형) 구조'는 최근 가장 주목받는 태양전지 기술로 꼽힌다. 현재 보급된 실리콘 태양전지는 태양광 스펙트럼 중 일부 파장대만 흡수해 전기로 바꿔 단일 소재 효율성에 한계가 있다. 탠덤 태양전지는 서로 다른 두 가지 소재를 쌓아 한 번 걸러진 빛을 또 한 번 흡수해 문제를 극복할 수 있다.

이전 기술은 실리콘 태양전지 위에 페로브스카이트 박막을 얹는 탠덤 구조의 소재 합성과 안정성 향상에 초점을 맞춰 왔다. 이 같은 페로브스카이트 태양전지는 광전 변환 효율이 높고 가벼워 차세대 전지로 꼽힌다.

다만 장시간 작동을 위해 외부 수분과 산소로부터 보호하는 밀봉 보호층을 사용해야 하는 등 상용화에 걸림돌이 남아 있다.

이에 화학연 연구팀은 합성 단계부터 새롭게 접근했다. 친환경 용매를 활용하고 다양한 페로브스카이트 전구물질 조성을 이용해 균일한 페로브스카이트 결정을 형성하는 합성법을 개발했다.

그 결과 빛, 수분, 열에 노출돼도 결정 구조가 쉽게 변하지 않는 고안정성 조성을 확보했다.

특히 실리콘 태양전지와 짝을 이루는 탠덤 구조에 최적화된 밴드갭을 가지면서도, 빛에 오래 노출돼도 성분이 갈라지는 '상분리' 현상이 억제되는 조성을 구현했다. 이를 통해 실제 태양광 아래에서도 성능이 오래 유지되는 광-안정성을 갖추게 됐다.

신석민 원장은 "앞으로도 기업의 성장과 국가 산업 경쟁력 강화를 위해 힘쓰겠다"고 말했다.

이창엽 대표는 "탠덤 태양전지 상용화에 속도를 내고, 차세대 태양광 시장에서 국내 기술의 경쟁력을 입증해 나가겠다"고 강조했다.

한편, 양 기관은 이날 기술이전 협약식과 함께 '페로브스카이트 태양전지 소재 국산화 및 대량 양산기술 공동개발'을 위한 업무협약(MOU)도 체결했다.

jongseo12@news1.kr