허재영 전남대 교수팀 "주석 황화물 기반…광 변환 효율 높아"
(대전=연합뉴스) 이재림 기자 = 국내 연구진이 범용 원소를 기반으로 저렴한 박막 태양전지를 개발했다.
한국연구재단은 허재영 전남대 교수 연구팀이 저비용 주석 황화물을 바탕으로 태양광 흡수층 형상 제어 기술을 구현했다고 15일 밝혔다.
태양전지는 햇빛으로 전기를 생성하는 전지다. 화석연료를 대체할 신재생에너지 대표 주자로 손꼽힌다.
값싼 금속기판 위에 반도체 박막을 형성해 만드는 박막 태양전지는 특히 가격 경쟁력이 뛰어나 많은 주목을 받는다.
현재 상용되는 박막 태양전지는 높은 에너지변환 효율을 갖고 있으나, 매장량이 적은 인듐이나 갈륨을 사용해 제작비용이 비싸다.
연구팀은 기상 증착법을 이용해 주석 황화물 형상제어 기술을 확보하고, 이를 박막 태양전지에 적용했다.
고온의 입자가 불활성 기체와 함께 증발·이동해 저온 기판에 응축하는 기상 증착법은 대면적 소자 제작에 유리하다.
연구팀은 주석 황화물 흡수층 형성 반응속도를 제어했다.
이를 통해 기존에 알려진 판상 형태 모폴로지(박막의 최종 표면 형상)가 아닌 고밀도의 정육면체 형태 모폴로지를 형성할 수 있다는 것을 제시했다.
연구팀이 제작한 박막 태양전지는 2.984％의 높은 광 변환 효율을 보였다.
미국 하버드대·MIT 공동 연구진이 보유한 세계최고효율에는 미치지 못하나, 카드뮴 황화물 버퍼 층 기반 주석 황화물 박막 태양전지로 한정하면 가장 높다.
6개월 이상의 장기간 공기 노출에도 초기 효율의 98.5％를 유지했다고 연구팀은 덧붙였다.
허재영 교수는 "박막 태양전지 흡수층 소재 제작의 어려움을 극복하고 단순 친환경 원소를 기반으로 하는 흡수층 소재 연구 기반을 마련한 것"이라며 "화석연료를 대체할 정도로 경제성을 확보한 차세대 박막 태양전지 개발을 앞당길 수 있을 것으로 기대한다"고 말했다.
연구는 과학기술정보통신부·한국연구재단 기초연구지원사업(개인연구)과 산업통상자원부 에너지 미래선도 인력양성 GET-Future 프로그램 지원으로 수행했다.
성과를 담은 논문은 에너지 분야 국제학술지 '어드밴스드 에너지 머터리얼즈'(Advanced Energy Materials) 4일 자에 실렸다.
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