에너지기술연구원, 양산 가능성 높은 공기 중 용액 코팅기술로 효율 높여

▲용액 공정 기반 CISSe 태양전지.
▲용액 공정 기반 CISSe 태양전지.

[이투뉴스] 잉크 코팅 방식으로 개발한 페로브스카이트/CISSe 탠덤 태양전지가 세계 최고효율을 달성했다. 특히 향후 양산화 가능성도 열었다. 한국에너지기술연구원(원장 김종남) 태양광연구단은 대기 환경에서 간편하게 용액을 발라 코팅하는 방법으로 제작하는 저비용·고효율 페로브스카이트/CISSe 탠덤 태양전지 핵심기술을 개발했다고 밝혔다.

탠덤 태양전지는 두 개의 서로 다른 에너지 흡수대를 가진 태양전지를 적층해 빛이용률을 높인 셀이다. 연구팀은 탠덤 태양전지 양산성 확보에 초점을 둬 디메틸포름아미드(DMF) 기반의 용매 연구 중 산소를 활용해 박막특성과 태양전지 효율을 향상시킬 수 있는 방법을 개발했다. DMF기반 공정에서 CISSe 박막 형성 과정에서 생성되는 표면 결함은 전하 재결합 손실과 전하 이동을 방해하기 때문에 전지효율을 저하시킨다. 

연구팀은 양산 가능성이 높은 공기 중 용액 코팅방식을 사용해 용액 공정 CISSe 태양전지 카테고리에서 기존 소자 최고 효율인 13.5%를 뛰어넘는 새로운 최고효율 기록 14.4%를 달성했다. 이 기술을 이용해 공기 중 용액 코팅이 가능한 페로브스카이트 태양전지 기술과 접목한 4단자형 탠덤도 23.03% 효율을 달성했다. 기존 용액 공정 기반 페로브스카이트/CISSe 탠덤 태양전지의 최고 효율인 19.4%를 상회하는 기록이다.

안세진 박사는 “이번 연구 결과는 탠덤 태양전지의 높은 발전성능과 저비용 공정이라는 두 마리 토끼를 한꺼번에 잡을 수 있는 원천기술을 개발했다는 데 중요성이 있다”며 “향후 일체형 태양전지 구현 및 대면적화에 노력을 기울일 것”이라고 말했다. 이번 연구는 한국에너지기술연구원 기본사업으로 수행됐으며, 연구결과는 우수성을 인정받아 에너지 환경 분야 최우수 국제학술지인 ‘Energy & Environmental Science'의 4월 표지논문으로 선정됐다.

진경남 기자 jin07@e2news.com 

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