국내 연구진, 차세대 태양전지 최고 효율 경신

　국내 연구진이 차세대 태양전지로 불리는 ‘페로브스카이트 태양전지’의 세계 최고 효율을 경신하며 상용화에 한 발 더 다가섰다.

　울산과학기술원(UNIST)은 김진영 UNIST 에너지화학공학과 교수와 김동석 한국에너지기술연구원 책임연구원 연구팀이 스위스 로잔공대(EPFL) 연구진과 공동으로 태양광을 전기에너지로 전환하는 효율(광전효율)이 25.6%에 이르는 페로브스카이트 태양전지를 개발해 국제학술지 ‘네이처’ 5일자에 발표했다고 밝혔다.

　이는 2월 서장원 한국화학연구원 화학소재연구본부 책임연구원 연구팀이 ‘네이처’에 논문을 통해 발표한 광전효율 25.2%를 뛰어넘는 세계 최고 기록이다.

　페로브스카이트는 2개의 양이온과 1개의 음이온이 결합해 규칙적인 결정구조를 갖는 물질이다. 페로브스카이트 태양전지는 페로브스카이트가 빛을 흡수해 전자(음전하)와 정공(양전하)으로 나누어 이들이 이동할 때 전기가 발생하는 원리를 이용한다. 현재 주로 사용되는 실리콘 태양전지에 비해 생산단가가 낮고 비교적 공정이 간편해 차세대 태양전지로 주목받고 있다. 광전효율이 낮은 게 단점이었지만 연구를 거듭하면서 점차 실리콘 태양전지 수준(26.6%)에 근접하고 있다.

　연구진은 페로브스카이트 소재의 구성 원소 조합을 새롭게 바꿔 효율을 끌어올렸다. 음이온 일부를 ‘포메이트’라는 물질로 교체해 효율과 내구성을 향상시켰다. 포메이트는 페로브스카이트의 2개의 양이온 중 하나인 금속 양이온과의 결합력을 강화해 소재 내부의 결정구조가 더 견고해지도록 돕는다. 결정구조가 견고해진 페로브스카이트로 만든 태양전지는 효율이 높아진다. 김 교수는 “연구의 방향성을 새롭게 제시해 상용화에 근접하게 됐다”고 밝혔다.


김민수동아사이언스기자 reborn@donga.com