[파이낸셜뉴스] 국내 연구진이 장파장과 단파장 두가지 태양빛을 흡수할 수 있는 태양전지를 만들었다. 연구진은 기존에 만든 복층 구조의 태양전지보다 발전단가를 낮출 수 있는 경제적 방법을 찾아냈다.
한국연구재단은 한양대학교 박희준·아주대학교 이재진 교수 연구팀이 갈륨·비소로 만든 화합물 반도체 위에 페로브스카이트 반도체를 층층이 쌓은 고효율 복층구조 탠덤 태양전지를 구현했다고 19일 밝혔다. 연구팀이 개발한 태양전지는 가볍고 유연해 자동차, 무인비행기, 웨어러블 기기 및 사물인터넷(IoT) 센서 등의 동력원으로 활용 가능할 전망이다.
이 태양전지는 장파장 빛을 흡수하는 화합물 반도체 결정 위에 단파장의 빛을 흡수하는 페로브스카이트 박막을 쌓아 햇빛을 전기에너지로의 변환효율을 높이는 방식이다. 실제 연구팀이 구현한 복층구조의 태양전지를 적용한 결과 갈륨-비소 태양전지의 성능을 15% 이상 끌어올릴 수 있었다.
기존의 제작비용이 높고 복잡한 구조인 인듐-갈륨-인 태양전지는 발전단가가 높다. 이에 연구팀은 저온 용액공정으로 손쉽게 제작할 수 있는 가성비 좋은 페로브스카이트 박막을 적층하는 방식으로 화합물 반도체 태양전지의 효용가치를 높이는 구조를 설계했다.
이번 연구에서는 새롭게 개발된 용매증발속도 제어 공정을 이용했다. 삼중양이온을 적용한 페로브스카이트를 제작해 결함이 감소되고 균일도가 증가됐다. 또한 인듐-갈륨-인 반도체와 유사한 단파장 영역의 흡수를 가지는 페로브스카이트 박막을 제작해 광안정성 및 성능을 대폭 향상시킬 수 있었다.
이번 연구는 과학기술정보통신부, 교육부, 한국연구재단이 추진하는 기초연구사업(중견연구 및 기본연구 등) 등의 지원으로 수행됐다. 연구 성과는 국제학술지 '어드밴스드 에너지 머티리얼스'에 지난해 12월 19일 게재되는 한편 표지논문으로 선정됐다.
monarch@fnnews.com 김만기 기자
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