UNIST, 상용화 앞당길 '하이브리드 텐덤 태양전지' 내놔
재료연, 세계 최고 효율 지닌 '고체섬유형 태양전지' 선봬
재료연, 세계 최고 효율 지닌 '고체섬유형 태양전지' 선봬
재료연 제공
울산과학기술원(UNIST)은 장성연 교수 연구팀이 무기 페로브스카이트 태양전지와 고분자 태양전지를 이어 붙인 '하이브리드 탠덤 태양전지'를 개발했다고 22일 밝혔다.
이 전지는 무기 페로브스카이트 물질이 흡수하지 못하는 태양광 근적외선 영역을 고분자 소재가 대신 흡수해 광전변환효율을 상용화 수준에 근접한 18% 수준까지 높였다. 태양광 가시광선과 근적외선 영역을 함께 쓰는 방식으로 무기물 페로브스카이트 태양전지의 약점을 극복한 것이다.
기존 무기 페로브스카이트 소자와 유기 고분자 소자의 광전변환효율은 최대 12.5%인데 반해, 두 소자를 접목해 기존 단위셀의 효율보다 45% 이상 끌어 올린 셈이다.
이 전지는 전체 제조 공정을 저온용액 공정법으로 손쉽게 제조할 수 있고, 액체에 전지 재료를 분산한 뒤 인쇄하듯 찍어내는 방식으로 기존 실리콘 태양전지에 비해 대량 생산에 유리하고, 제조 비용도 싸다.
강성연 UNIST 교수는 "각 소재가 갖는 장점을 최대치로 끌어 올려 개발한 것으로, 앞으로 28% 이상의 고효율·고안정성 무기 페로브스카이트 기반의 태양전지 개발에 나서겠다"고 말했다.
이 연구결과는 에너지 소재 분야의 국제 학술지 '어드밴스드 에너지 머티리얼스(지난 6일자)'에 실렸다.
폭발 위험이 없으면서 세계 최고 수준의 효율을 지닌 '고체섬유형 태양전지' 기술도 개발됐다.
재료연구소는 송명관 박사 연구팀이 안철진 창원대 교수 연구팀과 공동으로 기존에 많이 사용하고 있는 액체 전해질 대신 고체 전해질을 대량 합성해 대량 생산이 쉬운 '고체섬유형 태양전지'를 개발했다.
기존 액체 전해질은 태양전지의 안정성과 광전효율을 떨어뜨리는 단점이 있다. 연구팀은 프로필렌카보네이트 용액과 자외선(UV) 경화형 접착제를 섞어 필름화된 고체 전해질을 유도체에 담그는 방법으로 고체섬유형 태양전지를 개발했다. 이 전지의 효율은 6% 이상으로, 현재 보고된 고체섬유형 태양전지 중 세계 최고 수준이라는 게 연구팀의 설명이다.
이 전지는 기존 실리콘 태양전지에 비해 가격이 저렴하고, 간단한 제조 방법으로 대량 생산할 수 있어 섬유나 전자산업 분야 등에 널리 쓰일 전망이다.
송명관 재료연 책임연구원은 "적은 비용으로 고효율의 고체 타입 섬유형 태양전지를 제작할 수 있는 기술로, 향후 배터리와 같은 에너지 저장장치와 접목해 다양한 휴대용 전자기기의 전원공급 장치로 사용할 수 있을 것"이라고 말했다.
이 연구결과는 화학소재 및 에너지 분야 국제 학술지 '에이씨에스 서스테이너블 케미스트리 앤 엔지니어링(지난 12일자) 표지논문'에 게재됐다.이준기기자 bongchu@dt.co.kr
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