화학연구원-KAIST, 새 불순물로 대면적 셀 제작
강한 빛을 1080시간 쪼여도 초기효율 89% 유지
2일 화학연구원에 따르면 전세계적으로 공신력이 있는 페로브스카이트 태양전지 차트인 '미국재생에너지연구소(NREL) 차트' 기준 200㎠ 이상 대면적에서 이전까지 17.9%가 최고 효율이다. 연구진은 이번에 만든 태양전지 기술을 국제 공인 인증 후 NREL 차트에 반영할 예정이다.
페로브스카이트 태양전지는 실리콘에 불순물을 첨가해 실리콘태양전지를 만드는 것처럼 페로브스카이트라는 물질에 첨가제를 넣어 만든다.
연구진은 "현재 상용화된 실리콘 태양전지 셀 크기와 비슷한 200㎠ 이상 대면적에서 세계 최고 효율과 장기 안정성까지 확보했다"며 "약한 빛에서도 사용할 수 있는 사물인터넷(IoT) 제품형 태양전지와 건물 일체형 태양전지 등의 실질적 상용화에 한발 다가설 수 있을 것"이라고 말했다.
연구진이 만든 페로브스카이트 태양전지의 핵심은 잘 녹는 성질의 이온성 액체 형태의 불순물을 개발해 추가한 것이다. 이 불순물을 추가해 만든 태양전지를 테스트한 결과 1080시간 연속으로 강한 빛을 쪼인 후에도 초기 효율인 18.24% 대비 89% 이상을 유지했다. 또한 온도 85도와 습도 85% 조건에서도 초기효율 대비 90% 이상을 유지했다.
연구진은 "현재 상용화된 실리콘 태양전지 셀 크기와 비슷한 200㎠ 이상 대면적에서 세계 최고 효율과 장기 안정성까지 확보했다"며 "약한 빛에서도 사용할 수 있는 사물인터넷(IoT) 제품형 태양전지와 건물 일체형 태양전지 등의 실질적 상용화에 한발 다가설 수 있을 것"이라고 말했다.
연구진은 2016년부터 연구해 온 대면적 코팅기술과 레이저 식각 공정을 적용해 고효율, 고안정성을 갖는 대면적 페로브스카이트 셀을 실현할 수 있었다. 관련 기술을 2020년 국내 특허 출원 후 2022년에 국내 특허 등록을 마쳤다.
또한 국내 특허 등록 후 미국, 일본, 중국, 유럽에 특허 출원을 완료했으며, 국내 페로브스카이트 태양전지 대면적 양산화 기술을 보유 중인 ㈜유니테스트에 기술을 이전해 상용화를 추진할 계획이다.
한편, 연구진은 이번 연구결과를 과학기술 분야 국제학술지 '에너지 환경과학(Energy Environmental Science)'에 발표했다.
monarch@fnnews.com 김만기 기자
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