연세대 윤성수·강달영 연구팀, 저온공정 제조 기술 개발
(대전=연합뉴스) 이재림 기자 = 한국연구재단은 연세대 윤성수 박사·강달영 교수 연구팀이 기존보다 낮은 온도에서 실리콘-유기물 하이브리드 태양전지를 제조하는 기술을 개발했다고 3일 밝혔다.
태양전지는 신재생에너지로 주목받는다.
현재 시장에서 주류를 차지하는 건 결정질 실리콘 태양전지다.
이 전지는 20％ 이상의 높은 에너지 효율과 장기 안정성을 장점으로 갖고 있다.
그러나 900도 이상 고온과 진공을 이용해 제조해야 하기 때문에 공정이 복잡하다. 비용도 많이 든다.
학계에선 이런 한계 극복을 위해 실리콘-유기물 하이브리드 태양전지 연구를 활발히 진행하고 있다.
하이브리드 태양전지는 결정질 실리콘 기판 위에 유기 반도체 물질을 코팅해 만든다.
결정질 실리콘 태양전지보다 상대적으로 공정이 단순하면서 비용이 덜 든다.
연구팀은 비교적 낮은 온도에서 에너지 효율이 17.3％에 이르는 세계적 수준의 고효율 태양전지를 구현했다.
최고 공정온도는 130도 정도에 불과하다.
에너지 효율을 높이고자 연구팀은 실리콘 표면을 계층적 구조(구조 위에 다른 구조가 있는 형태)로 만들어 태양 빛 반사를 줄였다.
유기 고분자 물질 두께를 제어해 전기에너지 손실도 막았다.
물질 간 계면 재결합 손실(태양 빛으로 발생한 전자와 정공이 서로 결합하는 현상)을 줄이는 상온 접촉인쇄 공정도 개발했다고 연구팀은 설명했다.
연구팀은 후속 연구를 통해 변환효율을 18.5％까지 향상할 수 있다는 사실을 확인했다.
강달영 교수는 "비싸고 복잡한 공정 대신 저온에서 매우 간단하게 실리콘-유기물 하이브리드 태양전지 효율을 끌어올린 것"이라며 "이를 바탕으로 휘어지고 늘어나는 유연 태양전지도 개발할 수 있을 것"이라고 말했다.
연구는 교육부·한국연구재단 이공학개인기초연구지원사업(기본연구) 지원으로 수행했다.
성과는 국제학술지 '어드밴스드 에너지 머트리얼즈'(Advanced Energy Materials) 지난해 12월 7일 자에 실렸다.
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