차세대 태양전지 효율 19.6%까지 끌어올려

그레첼 스위스 로잔공대 교수팀… ‘페로브스카이트’ 공식 최고 기록

차세대 태양전지로 불리는 페로브스카이트 태양전지의 효율이 최고 기록을 세웠다. 1971년 염료감응형 태양전지를 처음 개발하며 ‘태양전지계의 아버지’로 불리는 미카엘 그레첼 스위스 로잔공대 교수(72·사진)팀은 효율이 19.6%인 페로브스카이트 태양전지를 개발하는 데 성공했다고 과학 학술지 ‘사이언스’ 10일자에 발표했다. 태양에너지를 100으로 볼 때 19.6만큼의 에너지를 전기로 바꿀 수 있다는 의미다. 이 수치는 학술 논문에 공식 발표된 기록으로는 가장 높다.

일반적으로 실험실에서는 가로세로 길이가 4mm급인 소형전지를 개발한다. 하지만 실제로 상용화하기 위해서는 면적이 1cm²인 대형전지가 필요하다. 하지만 대형화하는 과정에서 박막의 균일성이 떨어져 효율이 감소한다. 연구진은 진공 상태에서 순간적으로 박막을 제조하는 방식으로 박막을 균일하게 제작하면서도 효율은 유지하는 새로운 기법을 개발해 이 문제를 해결했다.

현재 태양전지 효율을 공식적으로 기록하는 미국 국립재생가능에너지연구소(NREL)에는 석상일 울산과학기술원(UNIST) 특훈교수팀이 개발한 페로브스카이트 태양전지가 19.7%로 그레첼 교수팀보다 효율에서 0.1%포인트 앞선다. 하지만 특허 등의 이유로 아직 정식 논문으로 발표되지는 않았다.

석 교수는 “태양전지를 크게 만드는 과정에서 내부 저항이 증가하거나 박막의 균일한 구조가 깨지면서 효율이 떨어진다”며 “이번 연구는 상용화를 위해 별도의 진공장치가 필요하다는 제약이 있다”고 설명했다.
　
권예슬 동아사이언스 기자 yskwon@donga.com