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효율 높은 페로브스카이트 태양전지···한국이 상용화 앞서

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작성자 관리자 작성일21-01-22 22:28 조회131회 댓글0건

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낮은 비용으로 제작 가능하고, 우수한 광전기적 특성을 갖춘 차세대 태양전지가 있다. 바로 페로브스카이트 태양전지다.


석상일 울산과학기술원(UNIST) 에너지화학공학부 특훈교수는 페로브스카이트 태양전지 분야 세계적 석학 중 하나이다. 화학과 재료공학을 전공한 연구자인 그는 무기물과 유기물을 융합해 태양전지의 효율을 높이고 가격을 낮춰 상용화를 이뤄내기 위한 방법을 연구해 왔다. ‘노벨상 족집게’로 통하는 글로벌 조사분석 기관인 클래리베이트 애널리틱스는 ‘2020 세계에서 가장 영향력 있는 연구자’에 선정하며 연구 업적을 인정했다.

석 교수는 한국화학연구원과 울산과학기술원에서 기능성 무유기 하이브리드 재료, 나노구조 무·유기 하이브리드 태양전지 등을 연구해 왔다. 미국 신재생에너지연구소가 발표하는 공식 태양전지 효율을 4번 연속으로 경신하며 세간의 주목을 받았다. 실험실 수준에서 페로브스카이트 태양전지 세계 최고 효율인 25.5%의 기록도 보유했다.

본격적으로 페로브스카이트 태양전지 연구에 돌입한 것은 지난 2011년말부터다. 2010년 ‘Sb2S3를 이용한 무·유기 하이브리드 태양전지를 국제학술지 ‘나노레터스(Nano Letters)’에 발표하며 무기물과 유기물을 융합한 고효율 태양전지 분야를 개척하면서 쌓은 물질 연구가 기반이 됐다. 

 

석 교수는 “무·유기 하이브리드 태양전지에서 얻은 태양전지 구조와 작동 원리의 이해, 핵심 소재 기술이 페로브스카이트 태양전지 연구의 기반이 됐다”며 “초기 하이브리드 태양전지처럼 전자전달체, 광흡수체, 홀전달체의 다층박막으로 구성된 구조를 활용해 태양전지를 만들었다”고 설명했다.

  

태양전지는 효율이 높지만 내구성, 대면적화 등 실제 상용화를 위해 해결해야 할 과제도 존재한다. 석 교수가 현재 수행중인 연구도 이를 극복하기 위한 연구가 중심이다. 페로브스카이트는 특정 물질군의 구조를 지칭한다. 페로브스카이트 태양전지에 활용된 물질과 같은 결정 구조를 가진 다양한 물질이 있는 셈이다. 석 교수는 다양한 물질군의 숨겨진 특성을 이해하는 기초 연구와 새로운 분야로의 응용, 페로브스카이트 태양전지의 효율을 계속 선도할 수 있는 기술 개발, 장기안정성, 대면적화와 같은 상용화를 위한 핵심 이슈와 관련된 연구를 진행하고 있다.

효율 측면에서 페로브스카이트 태양전지가 기존에 시장에서 보급이 활성화된 실리콘 태양전지를 능가할 것이라고 봤다. 실제 활용을 위해선 페로브스카이트 태양전지 개발 초기부터 계속 제기되어 온 장기적 안정성과 납문제를 해결해야 하지만 여러 주변 기술의 조합으로 조만간 극복 가능할 것이라고 예상했다.

 

현재 기술 속도로 보면 페로브스카이트 태양전지의 본격적인 활용이 2년 후쯤 가능하다고 분석했다. 기존 태양전지 사업의 강자인 대기업에서 관심을 가진 실리콘·페로브스카트 탠덤 태양전지를 중심으로 빠른 상용화를 이뤄낼 수 있다는 것이다. 한국은 소자 기술 등을 기반으로 세계시장을 선점할 가능성이 크다고 분석했다.

 

석 교수는 “페로브스카이트 태양전지와 관련해서 소자의 구조와 제조 방법 등에서 한국이 원천 기술을 가지고 있다”며 “앞으로 상용화에 따른 특허 이슈도 거의 없고, 고효율 기술도 한국이 앞서 있다. 관련 연구를 활성화하는데 기여하겠다”고 했다.

 

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