25% 넘는 효율 달성한 페로브스카이트 제조기술 등장
25% 넘는 효율 달성한 페로브스카이트 제조기술 등장
  • 진경남 기자
  • 승인 2022.01.21 04:00
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에기연, 저온에 균일한 셀 제조 가능한 전자수송층 개발
▲대면적 페로브스카이트 셀 모식도.
▲대면적 페로브스카이트 셀 모식도.

[이투뉴스] 한국에너지기술연구원(원장 김종남) 연구진이 21일 대면적 페로프스카이트 태양광셀의 효율을 개선할 수 있는 이중구조 전자수송층 제조기술을 개발했다.

페로브스카이트 셀은 용액공정으로 값싸고 손쉽게 제조할 수 있어 현재 가장 많이 연구되고 있는 분야다. 

고효율 대면적 페로브스카이트 셀을 사용한 모듈을 제조하기 위해서는 전자수송층을 얇고 균일하게 형성해야 한다. 두께가 얇을수록 빛을 잘 통과시켜 높은 전류값을 구현할 수 있으며, 균일하지 못한 전자수송층은 결함으로 작용해 효율손실이 일어난다.

기존 전자수송층은 화학용액 증착법으로 제조된 산화주석과 치밀막 산화타이타늄 위에 다공성 산화타이타늄을 형성하는 방법이 있다. 두 방법은 제조시간이 길고 균일성이 떨어지거나, 500℃ 이상 고온 처리를 거쳐야 해 대면적 상용화에 적합하지 않다. 

연구진은 산화주석과 산화타이타늄 박막을 이중으로 코팅하는 기술로 두께가 얇고 균일하며, 저온에서도 셀 제조가 가능한 전자수송층을 개발했다. 폴리 아크릴릭산을 이용해 두 입자사이 상호작용을 통해 굴곡진 표면에서도 균일한 두께로 산화주석을 결함없이 코팅했다.

이렇게 형성된 전자수송층을 태양광셀에 활용할 경우 전하 재결합을 억제하고, 빛 흡수율을 향상시켜 효율이 높은 셀을 얻을 수 있다. 제조시간도 최적화하면 10분 이내로 셀 제작이 가능하다. 크기에 상관없이 균일한 박막을 짧은 시간 동안 150℃ 이하 저온에서도 만들어 낼 수 있다.
  
연구진은 이번에 개발한 기술을 페로브스카이트 셀에 적용한 결과 국제공인인증기관에서 25.4%의 효율을 달성했다고 밝혔다. 25㎠ 및 64㎠ 크기 서브모듈에서도 각각 21.66% 및 20.55%로 공인인증효율을 기록했다.

김동석 에너지기술연구원 울산차세대전지연구개발센터장은 “이번에 개발한 기술은 제조시간이 매우 짧고 150℃ 이하에서 모든 공정이 가능하다"며 "대면적 페로브스카이트 셀에 적용해도 급격한 효율저하가 없어 향후 상용화 난제 해결에 크게 기여할 수 있을 것”이라고 말했다.

진경남 기자 jin07@e2news.com 


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