가볍고 저렴한 게 장점… 약한 내구성 보완이 숙제

미국 정부는 이미 작년 8월에 차세대 페로브스카이트 태양전지 연구개발에 2000만달러(약 217억원)를 지원한다고 발표했다. 미 에너지부(DOE)는 "페로브스카이트로 만든 태양전지는 성능이 뛰어나고 생산비용은 낮아 잠재력이 높다"며 "다만 페로브스카이트 태양전지가 경쟁력을 갖추려면 연구개발을 통해 지속성과 내구성을 확보해야 한다"며 지원 배경을 설명했다. 

페로브스카이트는 전기전도성이 뛰어난 결정구조를 보유한 소재로, 무기물과 유기물 등을 섞어 만든다. 지난 2009년에 처음 태양전지에 활용됐지만, 당시 광전효율(빛을 전기로 바꾸는 효율)은 3.8%에 그쳤다. 이후 10여년 간 연구가 이뤄지면서 페로브스카이트 태양전지 광전효율도 지난해 기준 약 25%까지 높아졌다. 그러나 페로브스카이트 전지는 수분과 열 등에 노출되면 성능이 급격히 떨어지는 단점을 극복하지 못해 여전히 상용화에 어려움을 겪고 있다. 전문가들은 안정성을 갖춘 기존 실리콘 전지에 페로브스카이트를 접목하는 방법으로 이런 문제를 해결하려고 노력하고 있다.

국내외 연구소와 기업들은 이같은 장점을 살린 페로브스카이트 태양전지가 상용화된다면 비용 절감과 에너지 효율 개선이라는 두 마리 토끼를 잡을 수 있을 것으로 보고 연구개발에 속도를 내고 있다. 

국내에선 한화솔루션의 태양광 부문 한화큐셀이 지난해 말 페로브스카이트 태양광 셀(텐덤 셀) 개발에 본격적으로 돌입했다. 한화큐셀은 성균관대, 고려대, 숙명여대, 충남대, ㈜엔씨디, ㈜야스, 등과 컨소시엄을 구성해 향후 3년간 탠덤 셀 원천기술 확보와 상업화에 나선다는 계획이고 이 연구에 약 200억원을 투입한다.

이밖에 영국 옥스퍼드대 연구진이 창업한 옥스퍼드PV는 지난해 12월 페로브스카이트-실리콘 하이브리드 전지로 29.5%의 발전 효율을 기록했다고 밝혔다. 폴란드 사울 테크놀로지스, 중국 태양광업체 선테크와 트리나솔라 등도 페로브스카이트 태양전지의 효율성을 높이는 연구를 진행 중이다. 

석상일 UNIST 에너지화학공학과 교수는 "페로브스카이트는 기존 실리콘 태양전지를 대체하는 용도가 아니라 실리콘에 접목해 기존 실리콘 태양전지의 경쟁력을 높이는 보조제로 활용될 것"이라며 "현재까지 농촌이나 산에서 사용한 실리콘 태양전지는 무게나 디자인, 효율성 측면에서 건축물이 많은 도시에 사용하기 적합하지 않기 때문에 앞으로 도심에서 페로브스카이트 태양전지의 활용도가 높아질 것으로 예상한다"고 말했다.

출처 : Chosun Biz