화학연 대면적 태양전지 효율 20.6%···세계 기록 경신

[이데일리 강민구 기자] 국내 연구진이 중견기업과의 협업해 중국이 보유하던 페로브스카이트 태양전지 대면적 셀 세계 최고 효율을 경신했다.

한국화학연구원은 유니테스트와 페로브스카이트 태양전지 대면적 셀 생산기술을 공동으로 개발해 중국이 보유하던 대면적 셀 부문 세계 최고 효율인 19.2%를 경신한 20.6%의 국제 공인 인증 효율을 달성했다고 21일 밝혔다.

한국화학연구원 에너지소재연구센터 연구팀.(사진=한국화학연구원)

지난 7일 독일의 국제 공인 인증 기관인 ‘프라운호퍼’로부터 세계 최고 효율 기록도 인증받았다. 곧 미국재생에너지연구소(NREL)의 ‘태양전지 최고효율 차트’에도 등재될 예정이다.

화학연과 유니테스트는 이를 계기로 페로브스카이트 태양전지 상용화를 본격화할 예정이다. 페로브스카이트 소재의 잠재력을 활용한 실내·창호용 제품, 기능성 응용 분야 제품 등의 양산을 준비하고 있다. 일부 제품은 올해 중 시장에 출시할 계획이다.

페로브스카이트 태양전지는 기판 위에 용액을 코팅해 비교적 쉽고 저렴하게 대량생산할 수 있어 차세대 태양전지로 주목받고 있다. 현재 페로브스카이트 태양전지 효율을 높여 상용화하기 위해 한국, 중국, 중동 등의 기술 개발 경쟁이 치열하다.

하지만, 대면적 셀의 이론적 한계 효율은 손실 경로를 고려할 경우 대략 27% 수준으로 알려졌다. 아직까지 20%를 넘는 기술은 없다. 효율을 높이려면 소재 최적화, 코팅 균일화, 레이저 공정 최적화 과정이 필수적인데, 대면적 소자의 다양한 요소를 최적화하는 과정이 걸림돌로 작용했다.

연구팀은 자체 소재 합성 최적화, 코팅 균일화, 레이저 파워 최적화를 통해 기존에 중국이 보유하던 19.2%의 대면적 인증 효율을 넘는 20.6%의 공인 인증을 획득했다.

개발한 기술은 페로브스카이트·실리콘 탠덤 태양전지의 대면적 공정에도 직접 적용해 이 분야 조기 상용화를 앞당기는데 활용될 수 있다.

이영국 화학연 원장은 “페로브스카이트 대면적 셀의 세계 최고 효율화를 이뤄 상용화의 기술적 관문 중 중요한 하나를 해결했다”라며 “이번 기술을 바탕으로 태양전지 상용화에 기여하는 좋은 산·연 협력 모델이 될 것으로 기대한다”라고 말했다.