'독일의 글로벌 항공그룹인 에어버스와 차세대 태양전지 모듈 개발' '미국 위성 제조사 테란 오비탈과 태양전지 공급 업무협약(MOU)'. 최근 한국 항공우주 산업에 전해진 잇따른 낭보는 국내 굴지의 태양전지 관련 기업이 아닌 한 기업의 사내벤처를 통해 이뤄졌다. 바로 한화시스템의 '플렉셀 스페이스'이다. 플렉셀 스페이스가 설립된 것은 지난해 9월 1일로 본격적인 운영에 들어간 것은 불과 1년여밖에 되지 않았다. 사실 한화그룹 안에서 태양전지는 생소한 분야가 아니다. 한화솔루션 큐셀부문이 국내에서 관련 시장을 주도하고 있다. 그 때문에 사내벤처를 처음 듣는 사람들은 한화시스템이 아니라 한화솔루션의 사내벤처라고 생각하기도 한다. 안태훈 한화시스템 전문연구원 겸 플렉셀 스페이스 대표(사진)는 "한화큐셀의 페로브스카이트 태양전지는 실리콘을 기반으로 하고 있는데 실리콘은 방사능에 취약해 우주에는 적합하지 않다"면서 "최근 글로벌 위성전쟁이 격화되면서 우주용 태양전지에 대한 수요가 확대되고 있다는 판단에 해당 시장에 뛰어들게 됐다"고 설명했다. 한화시스템이 위성 조립을 하는 체계 업체인 만큼 플렉셀 스페이스의 제품을 통해 국산화를 함으로써 우주 경쟁력을 높일 수 있다는 것이다. 플렉셀 스페이스의 태양전지는 기존 제품들보다 가격을 크게 낮춘 게 최대 강점이다. 구리·인듐·갈륨·셀레늄(CIGS) 박막형 태양전지와 페로브스카이트 태양전지를 결합한 구조로 만들어져 기존 제품보다 가볍고 높은 출력을 제공한다. 가격을 최대 7분의 1 수준으로 내릴 수 있을 것으로 기대하고 있다. 상용화를 위해 플렉셀 스페이스는 현재 열과 방사능에 대한 미국항공우주학회(AIAA), 유럽우주국품질규격(ECSS) 인증 등을 추진하고 있다. 기존 태양전지는 100도 이하에서 대체로 작동이 멈추지만 실험을 통해 145도까지 견딜 수 있는 것으로 확인했다. 방사능의 경우 논문을 통해 페로브스카이트가 방사선에 강하다는 것을 확인한 상황이다. 페로브스카이트와 CIGS의 장점을 합쳐 효율을 극대화하겠다는 의미다. 현재 플렉셀 스페이스의 최대 과제는 현재 26%인 에너지 효율을 28%까지 높이는 것이다. 이렇게 되면 가격경쟁력 측면에서 다른 제품과는 차별화된 우위를 점할 수 있을 것으로 기대하고 있다. 이런 가운데 플렉셀 스페이스는 한화시스템에서 분사해 독립기업으로 새출발한다. 독산으로 둥지를 옮겨 인력도 채용하고 별도 실험실도 운영하게 된다. 한화시스템에서도 성공적인 사업 시작을 위해 적극적으로 지원하고 있다. 안 대표는 "다음달 분사를 앞두고 한화시스템이 특허양도, 지분투자 등 다방면에서 지원해주고 있다"면서 "외부 투자자들로부터도 초기 투자금을 확보한 만큼 양산을 위해 본격적으로 나설 계획"이라고 말했다. 장기적으로는 태양전지뿐만 아니라 모듈까지 개발해 밸류체인을 확대하는 게 목표다. 안 대표는 "어렸을 때 서울 에어쇼를 본 이후로 우주만 생각했다"면서 "하루빨리 제대로 된 제품을 만들어서 우주에 올려보내고 싶다"고 말했다. kim091@fnnews.com 김영권 기자
2024-09-03 19:50:48[파이낸셜뉴스] 최근 3개월간 대기업들은 태양광, 이차전지, 바이오에너지 등 신재생에너지 분야 사업역량 확대를 위해 지분인수 및 회사설립을 다수 이뤘다. 6일 공정거래위원회의 최근 3개월간(5월~7월) 대규모기업집단(자산 5조원 이상 공시대상기업집단) 소속회사 변동 현황에 따르면 대기업 계열사는 지난 5월 기준 3318개에서 8월1일 3292개로 26개 감소했다. 회사설립(신규 27개, 분할 5개), 지분취득(14개) 등으로 32개 집단에서 60개 사가 계열 편입됐다. 신규 편입 회사가 많은 집단은 △한화(8개) △신세계·SM·글로벌세아(각 4개) 순이다. 계열 제외된 회사가 많은 집단은 △영원(26개) △CJ(7개) △대신증권(5개) 순이었다. 이번 소속회사 변동에선 태양광, 이차전지, 바이오에너지 등 신재생에너지 분야에서 6개 집단의 15개 사가 계열 편입했다. 특히 한화는 태양광 발전 관련 경남인사이트루프탑솔라1호 등 5개사, 이차전지 장비 관련 한화모멘텀 및 에코·바이오에너지 관련 부여바이오, 여수에코에너지를 설립해 해당 기간 중 가장 많은 신재생에너지 분야 회사를 계열 편입했다. 롯데는 이차전지 배터리 소재 관련 롯데인프라셀을, 엘지는 전기차 충전 인프라 공급 관련 엘지유플러스볼트업을, LS는 전기차 충전 서비스 및 신재생에너지 관련 에너지링크나주를 각각 설립했다. 최근 3개월간 부동산개발·관리 및 건설 분야의 계열 편입과 제외도 활발했던 것으로 파악됐다. 현대자동차의 사업시설 관리 관련 에이치엠지에스 등 6개 집단의 6개 사가 계열 편입됐다. 롯데의 은평피에프브이 등 7개 집단의 7개 사는 계열 제외됐다. 이밖에 친족 독립경영 인정 신청에 따른 계열 제외 사례가 있었다. 영원 소속 24개 사, 대신증권 소속 4개 사, 하이브 소속 3개 사, 파라다이스 소속 3개 사 등은 친족에 의해 독립적으로 경영됨을 이유로 계열 제외됐다. imne@fnnews.com 홍예지 기자
2024-08-06 10:48:11울산과학기술원(UNIST) 탄소중립대학원 김동석 교수팀과 한국에너지기술연구원 조임현 박사팀이 페로브스카이트 태양전지에 저렴한 주석 염화물을 사용해 전기변환 효율을 높이고 내구성까지 향상시켰다. 연구진이 주석 염화물로 만든 페로브스카이트 태양전지는 최대 25.56%의 효율을 달성했으며, 65도의 열 안정성 시험에서 1000시간 동안 80%의 초기성능을 유지했다. 연구진은 열과 자외선 노출에도 오랫동안 견딤으로써 태양전지의 인증시험에 도움이 될 것으로 전망했다. 또한 비싼 티타늄 산화물 대신 값싼 주석 염화물을 사용해 고효율, 고강도, 저비용을 동시에 실현할 수 있을 것으로 보고 있다. 4일 UNIST에 따르면 페로브스카이트 태양전지의 성능을 끌어올리기 위해서는 전자가 잘 흐를 수 있도록 돕는 박막 '전자수송층'의 표면 결함을 제어하는 것이 중요하다. 이 결함은 태양전지의 효율 뿐만아니라 안정성에도 큰 영향을 미친다. 연구진은 주석 염화물을 물에 녹여 산화물층에 발랐다. 처리 과정에서 형성된 수산화 주석이 산화물 주석의 상층부를 완전히 산화시키고, 산이 재결정화를 이뤄내 전자가 잘 이동할 수 있도록 만들어졌다. 이 화학용액 증착법은 주석 산화물층을 형성하는 기술이다. 주석이 완전히 산화되지 않은채 표면에 자연스럽게 결함이 생긴다. 박막을 형성한 후 결함을 줄이는 처리는 고효율과 장기 안정성을 동시에 확보하는 핵심 기술이다. monarch@fnnews.com 김만기 기자
2024-08-04 18:00:48[파이낸셜뉴스] 울산과학기술원(UNIST) 탄소중립대학원 김동석 교수팀과 한국에너지기술연구원 조임현 박사팀이 페로브스카이트 태양전지에 저렴한 주석 염화물을 사용해 전기변환 효율을 높이고 내구성까지 향상시켰다. 연구진이 주석 염화물로 만든 페로브스카이트 태양전지는 최대 25.56%의 효율을 달성했으며, 65도의 열 안정성 시험에서 1000시간 동안 80%의 초기성능을 유지했다. 연구진은 열과 자외선 노출에도 오랫동안 견딤으로써 태양전지의 인증시험에 도움이 될 것으로 전망했다. 또한 비싼 티타늄 산화물 대신 값싼 주석 염화물을 사용해 고효율, 고강도, 저비용을 동시에 실현할 수 있을 것으로 보고 있다. 4일 UNIST에 따르면 페로브스카이트 태양전지의 성능을 끌어올리기 위해서는 전자가 잘 흐를 수 있도록 돕는 박막 '전자수송층'의 표면 결함을 제어하는 것이 중요하다. 이 결함은 태양전지의 효율 뿐만아니라 안정성에도 큰 영향을 미친다. 연구진은 주석 염화물을 물에 녹여 산화물층에 발랐다. 처리 과정에서 형성된 수산화 주석이 산화물 주석의 상층부를 완전히 산화시키고, 산이 재결정화를 이뤄내 전자가 잘 이동할 수 있도록 만들어졌다. 이 화학용액 증착법은 주석 산화물층을 형성하는 기술이다. 주석이 완전히 산화되지 않은채 표면에 자연스럽게 결함이 생긴다. 박막을 형성한 후 결함을 줄이는 처리는 고효율과 장기 안정성을 동시에 확보하는 핵심 기술이다. 또한 기존에 쓰던 티타늄 산화물은 광촉매 특성이 높아 접촉면간의 결함을 유발하지만, 주석 산화물은 상대적으로 낮은 광촉매 특성을 가짐과 동시에 전자 이동도가 약 250배 가량 높다. 연구진은 이 기술을 이용해 만든 태양전지의 성능을 테스트했다. 페로브스카이트 태양전지를 상용화하기 위해서는 다양한 인증시험 통과가 필수적이다. 이 태양전지는 전자 수송층을 개선해 25.56%의 효율을 달성했다. 또한 1000시간 동안 열과 자외선에도 견뎌냈다. 김동석 교수는 "주석 산화물의 뭉침 현상을 억제하고, 결정성을 높이는 데 성공했다"며, "이 기술이 태양전지의 안정성을 높이는 중요한 역할을 할 것"이라고 말했다. 한편, 연구진은 이번에 개발한 태양전지 기술을 국제 학술지 '어드밴스드 에너지 머터리얼즈(Advanced Energy Materials)'에 발표했다. monarch@fnnews.com 김만기 기자
2024-08-04 14:57:57[파이낸셜뉴스] 휴림로봇이라는 새주인을 만난 이큐셀이 운영자금 확보를 통해 2차전지 장비와 태양광 장비 사업 강화로 재도약을 준비하고 있다. 특히 이큐셀은 거래정지의 최대 난관으로 평가받았던 최대주주 변경으로 4년만에 거래재개가 이뤄질 것으로 전망된다. 15일 금융투자업계에 따르면 최근 이큐셀은 운영자금 등을 목적으로 230억원 규모의 제3자배정 유상증자를 결정했다. 이큐셀은 이를 기반으로 2차전지 장비뿐만 아니라 태양광 장비 사업도 강화해 나간다는 목표다. 이큐셀은 2차전지 물류시스템과 장비제조 사업을 영위하고 있다. 이큐셀은 2차전지 제조공정의 배터리 패키징(Package) 자동화 장비 기술도 보유했다. 특히 이큐셀은 계열사 지이(GE) 합병을 통해 2차전지 물류 자동화로 사업영역을 늘렸다. 올해 1·4분기 연결기준 매출액은 270억원, 영업이익은 10억원을 기록하며 당기순이익 32억원으로 흑자를 기록했다. 특히 장비제조 사업 분야에서는 태양전지용 투명전극(TCO) 증착 장비인 'NPS(New Plasma System)'가 주목 받고 있다. 이큐셀은 거래정지 기간에도 태양광 장비 사업을 통해 2021년 6억원, 2022년 113억원, 2023년 22억원으로 꾸준한 매출을 기록하고 있다. 이큐셀의 NPS 장비는 웨이퍼 외 유리 등의 기판에도 증착이 가능하도록 하는 차세대 설비다. 이큐셀의 NPS는 3세대 페로브스카이트 태양전지용 증착 장비다. 투명전극을 저온과 저손상으로 증착해 효율이 나오는 전 세계 유일 양산 장비 기술을 보유하고 있다. 휴림로봇은 지난 5월 TR 시스템 2세트를 이큐셀에 납품했다. 이는 이큐셀의 태양광 공정장비인 NPS장비, 페로브스카이트 태양패널 제조용 장비 등에 사용된다. 페로브스카이트는 나노소재 중 하나로, 탁월한 광전기적 특성 때문에 태양전지와 같은 장치에서 높은 효율성을 보이며 주목받고 있다. 시장조사기관 360아이리서치에 따르면 전 세계 페로브스카이트 태양전지 시장 규모는 2024년에 1억8122만달러(약 2500억원), 2032년까지 65억8336만달러(약 9조원)에 도달해 예측 기간 동안 연평균 성장률(CAGR) 56.7%를 나타낼 것으로 전망되고 있다. 특히 중국은 태양광 산업 시장의 가장 큰 부분을 차지하고 있다. 중국의 태양광 패널 생산 규모는 2023년 기준 약 2500GW으로 전 세계 생산량의 약 80% 이상을 차지하고 있다. 이큐셀은 중국의 메이저 태양전지 패널 회사와 테스트장비 발주 협의 중에 있는 것으로 알려졌다. 투자업계 관계자는 “2차전지 장비 기술력, 태양광 장비 사업에 대한 기술력을 갖추고 있는 이큐셀이 새로운 주인을 만나 거래재개가 될 것으로 기대한다”라며 “양사의 기술을 접목시켜 다양한 장비 산업에서 입지를 굳힐 수 있을 것”이라고 말했다. dschoi@fnnews.com 최두선 기자
2024-07-15 10:08:07[파이낸셜뉴스] 한국전기연구원(KERI) 전기변환소재연구센터 차승일 박사팀이 유리없이 실리콘으로 밀봉해 종이를 접는 것처럼 유연한 신개념 태양광 모듈을 개발했다. 또 태양전지에 형상기억합금을 부착해 태양 위치에 따라 모양을 바꿔 일평균 전력 생산량을 기존 태양전지보다 60% 이상 끌어올렸다. 연구진은 미래 모빌리티인 무인 수송기에도 가볍고 효율적인 태양광 모듈을 적용하는 등 태양광 발전의 활용 범위를 넓혀간다는 목표다. 차승일 박사는 "우리의 기술로 도심 곳곳에서도 무한한 친환경 자원인 태양 에너지를 통해 직접 전기를 자급자족하는 일상이 펼쳐질 것"이라며 "국가적 이슈인 탄소중립 실현과 에너지 안보 강화에 크게 기여할 성과가 될 것"이라고 10일 말했다. 전기연구원에 따르면, 연구진은 지난 40년 이상 이어져 온 태양광 모듈의 소재부터 구조까지 모든 것을 바꿨다. 기존 태양광 모듈은 태양전지를 보호하기 위해 비싼 강화 유리와 플라스틱으로 감싸는 적층 구조 형태였다. 연구진은 유연성·안전성·효율성을 모두 확보해 도시 환경에 최적화된 신개념 태양광 모듈을 개발했다. 유리 없이 실리콘으로 태양전지를 하나하나 밀봉한 뒤, 이들을 서로 연결하여 유연한 구조물이 되게 만들었다. 모듈의 전기적 연결 형태도 기존 직렬 연결이 아닌, 설치 환경에 따라 직렬과 병렬이 혼합된 하이브리드 방식이 가능하도록 했다. 연구진은 "이는 수십년 간 고집되던 태양광 모듈 제조의 패러다임 자체를 바꾸는 생각이었고, 전기연구원이 수년간의 연구 끝에 얻어낸 세계 최초의 결과"라고 설명했다. 신개념 태양광 모듈의 가장 큰 장점은 안정적인 출력 유지 및 안전성, 유연성이다. 기존 가연성의 플라스틱을 난연 소재로 대체해 전기 절연성과 내구성이 높였다. 또한, 직·병렬 혼합 구조는 태양광 모듈에 그늘 문제가 생기더라도 높은 출력을 유지해주고, 핫스팟 생성도 막아준다. 유연함은 종이접기처럼 가능한 수준으로 도심 건물은 물론, 벤치와 차광막 등 다양한 곳에 부착해 태양광 발전을 할 수 있다. 뿐만 아니라 연구진은 디자인적으로도 거리의 보도블록이나 욕실의 타일 구조와 유사한 모자이크 구조를 적용해 도시 환경에서의 활용성과 적용성도 높였다. 연구진은 태양광 모듈에 일명 '해바라기형' 신기술을 도입해 효율성도 높였다. 태양전지에 형상기억합금을 부착해 모듈이 태양 위치를 스스로 따라가며 모양을 최적으로 바꾸면서 전기를 생산한다. 이를 통해 기존 편평한 태양광 모듈 대비 하루 전력 생산량을 60% 이상 높일 수 있었다. 전기연구원 측은 "태양광 모듈에 별도의 시스템을 추가하지 않고, 일체형으로 태양 추적 방식을 구현한 건 전 세계에서 유일하다"고 설명했다. 한편, 연구진이 개발한 신개념 태양광 모듈은 우수성을 인정받아 영국 왕립화학회(RSC)가 발간하는 에너지 분야 과학저널인 '지속가능 에너지와 연료(Sustainable Energy & Fuels)' 표지논문을 비롯한 총 5개 논문에 게재됐다. monarch@fnnews.com 김만기 기자
2024-07-10 11:12:18[파이낸셜뉴스] "기후위기에 맞닥뜨려 있는 인류의 행복과 안전을 보장하기 위해 과학기술자들이 신재생에너지 기술에 좀 더 박차를 가하고 열심히 해달라는 취지에서 상을 주는 것이라 생각한다." 7일 과학기술정보통신부와 한국과학기술단체총연합회에 따르면 '페로브스카이트 태양전지의 아버지'라 불리는 박남규 성균관대학교 교수가 '2024년 대한민국 최고 과학기술인상' 수상자로 선정됐다. 박 교수는 고체형 페로브스카이트 태양전지를 최초로 개발해 태양전지 기술의 패러다임을 전환하고, 세계 태양광 산업 발전에 기여한 공로를 인정받았다. 그는 2017년 노벨화학상 수상 가능자에 선정됐었다. 이는 세계 연구자 중 0.01% 안에 해당한다. 이후 2017~2023년까지 7년 연속으로 세계에서 가장 영향력 있는 연구자로 선정되기도 했다. 그는 1997년부터 미국 국립재생에너지연구원(NREL)에서 태양전지 연구를 시작했다. 당시 페로브스카이트 태양전지의 효율이 3.8%에 불과했지만, 2012년 광전 효율을 9.7%까지 끌어올리고, 500시간까지 안정적으로 작동하는 고체 페로브스카이트 태양전지를 세계 최초로 개발했다. 2012년 논문을 발표로 '페로브스카이트 포토볼타익' 이라는 새로운 학문 분야를 개척, 고체 페로브스카이트 태양전지는 산업의 판도를 바꾸는데 결정적 역할을 했다. 이후 전 세계적으로 후속 연구가 활발히 진행돼 현재까지 페로브스카이트 태양전지 관련 누적 발표논문 수가 3만8200편이 나왔다. 박 교수가 처음 이 태양전지를 개발할 당시만 해도 효율이 9.7%였지만, 국내 연구진을 비롯해 세계 연구자들의 노력으로 현재는 26.1%까지 향상됐다. monarch@fnnews.com 김만기 기자
2024-07-07 10:47:01[파이낸셜뉴스] 한화시스템은 사내벤처 '플렉셀 스페이스'가 미국 위성 제조 기업 테란 오비탈과 '태양전지 공급 및 해외 사업 협력'을 위한 업무협약(MOU)을 체결했다고 28일 밝혔다. 플렉셀 스페이스와 테란 오비탈은 태양전지를 포함한 위성 제조 분야에서 다양한 기술 협력 및 공동 솔루션을 개발해 미국과 아시아 시장에서 입지를 강화해 나가기로 했다. 그 첫걸음으로 플렉셀 스페이스가 개발 중인 차세대 태양전지인 '우주용 탠덤 태양전지'를 테란 오비탈 위성에 공급할 예정이다. 양사는 현재 위성 및 태양전지 관련 미국 정부 과제에 참여하기 위해 협력 중이다. 이를 통해 한국과 미국시장을 겨냥한 차별화된 제품과 기술력을 축적할 계획이다. 테란 오비탈은 군·민간 위성의 설계·생산·발사·임무 운영까지 위성 토탈 솔루션을 제공하는 미국 위성 제조 선도 기업이다. 2019년부터 세계 최대 방산기업 록히드마틴과 함께 미국 국방부 산하 우주개발청(SDA)의 우주 기술 및 방어능력 과제를 수행하며 군사위성 본체(BUS)를 제조하고 있다. 2022년엔 소형 위성 개발 및 판매를 위한 협력을 위해 록히드마틴으로부터 1억달러(1431억원)를 투자 받은 바 있다. 양사는 이번 협약을 통해 △위성용 태양전지 공급 △위성 전력 시스템 공동 연구 및 개발 △글로벌 시장에서 전략적 우위를 차지할 수 있는 차세대 위성 기술 개발 △제품 성능 향상과 가격 경쟁력 강화를 위한 자원 공유 등 최첨단 위성 솔루션 개발을 위한 전략적 파트너십을 강화해나갈 계획이다. 테란 오비탈에 공급 예정인 태양전지는 구리·인듐·갈륨·셀레늄태양전지(CIGS)와 페로브스카이트를 결합해 기존 제품군 대비 낮은 비용으로 가볍고 높은 출력을 제공할 수 있어 위성·우주선 산업 발전의 동력원으로 각광받고 있다. 플렉셀 스페이스의 탠덤 태양전지는 유연하게 구부러지는 성질을 지니고 있어 두루마리처럼 말렸다 펼쳐지는 구조로 탑재해 고객이 원하는 출력까지 태양전지를 펼쳐 사용할 수 있다. 소면적·곡면 등 다양한 위성 표면에 적용 가능하다. 안태훈 한화시스템 전문연구원 겸 플렉셀 스페이스 대표는 "기존 태양전지 대비 효율성과 가성비를 높인 탠덤 태양전지가 글로벌 우주 시장의 중심 미국에서 첫걸음을 뗐다"면서 "우주 최초 신소재 태양전지의 성능을 증명하며 글로벌 우주 태양전지 시장에서 독보적인 입지를 구축하겠다"고 말했다. 한화시스템은 이번 협약을 통해 우주용 탠덤 태양전지의 상용화에 박차를 가할 계획이다. 위성 제조 뿐 아니라 우주 탐사 및 우주 발전소 등 다양한 우주 프로젝트에 필요한 핵심 구성품 개발에도 힘쓰며 우주 산업 성장을 촉진 시킬 수 있기를 기대하고 있다. kim091@fnnews.com 김영권 기자
2024-06-28 09:57:57[파이낸셜뉴스] 한국화학연구원과 ㈜유니테스트가 만든 페로브스카이트 태양전지가 중국이 보유한 대면적 부문 세계 최고 효율을 뛰어넘어 20.6%를 달성했다. 연구진은 지난 7일 독일의 국제 공인 인증 기관인 '프라운호퍼'로부터 세계 최고 효율을 인증받았으며, 곧 미국재생에너지연구소(NREL)의 '태양전지 최고효율 차트'에 등재될 예정이다. 21일 화학연구원에 따르면, 양측은 협업을 통해 200㎠ 이상의 대면적 셀 생산 기술을 공동으로 개발했다. 이 기술을 활용해 본격적으로 페로브스카이트 태양전지 상용화를 추진할 예정이다. 특히 페로브스카이트 소재의 잠재력을 활용한 실내·창호용 제품, 기능성 응용 분야 제품 등의 양산을 준비 중이며, 일부 제품은 올해 시장에 출시할 계획이다. 페로브스카이트 태양전지는 기판 위에 용액을 코팅해 비교적 쉽고 저렴하게 대량생산할 수 있어 차세대 태양전지로 주목받고 있다. 현재 페로브스카이트 태양전지 효율을 높여 상용화하기 위해 한국, 중국, 중동 등의 기술 개발 경쟁이 매우 치열하다. 하지만, 대면적 셀의 이론적 한계 효율은 현실적인 손실 경로를 고려할 경우 대략 27% 수준으로 알려졌지만, 아직까지 20%를 넘는 기술은 없었다. 효율을 높이려면 소재 최적화 및 코팅 균일화, 그리고 레이저 공정 최적화 과정이 필수적인데, 대면적 소자의 다양한 요소를 최적화하는 과정이 쉽지 않다. 화학연구원 페로브스카이트 연구팀은 자체 소재 합성 최적화 및 코팅의 균일화 그리고 레이저 파워를 최적화해 기존에 중국이 보유하던 19.2%의 대면적 인증 효율을 훨씬 뛰어넘는 20.6%의 공인 인증을 획득했다. 특히 이번에 개발한 세계 최고 효율의 단일접합 페로브스카이트 대면적 태양전지 제작기술은 페로브스카이트-실리콘 탠덤 태양전지의 대면적 공정에 직접 적용이 가능하므로, 이 분야의 조기 상용화를 위해서는 매우 중요한 핵심 기술이다. 화학연구원은 개발한 대면적 셀을 바탕으로 옥외 실증 테스트를 진행하는 등 기업 상용화에 실질적인 역할을 수행하고 있다. ㈜유니테스트는 이 기술을 토대로 그동안 추진하던 유리창호형 페로브스카이트 태양전지 사업화와 더불어, 국내 유수의 자동차 생산업체와 함께 개발한 반투명 페로브스카이트 태양전지를 파노라믹 솔라루프에 장착하는 등 페로브스카이트 태양전지 상용화를 본격적으로 추진한다. 특히 올해 안에 실내용 페로브스카이트 태양전지 양산을 목표로 설비를 구축 중이다. monarch@fnnews.com 김만기 기자
2024-05-21 10:59:08[파이낸셜뉴스] 대구경북과학기술원(DGIST) 에너지공학과 최종민 교수팀이 장기간 열처리 방법 대신 찰나의 빛을 쪼여 '황화납 퀀텀닷' 태양전지의 성능과 내구성을 향상시키는 기술을 개발했다. 순간적으로 강한 에너지를 발생시키는 '펄스 형태'의 빛을 이용한 것이다. 이 기술로 만든 태양전지는 개방 전압을 0.63 V에서 0.66 V로 상승시켜 12.7% 효율에서 13.5%까지 효율이 향상됐다. 14일 DGIST에 따르면, 이 기술은 향후 황화납 퀀텀닷 태양전지 생산 및 상용화에 기여할 것으로 보인다. 또한 황화납 퀀텀닷 태양전지 뿐만아니라 퀀텀닷, 페로브스카이트, 유기물 등 광전소자 기반 반도체 물질에서 짧은 시간의 순간적 열처리가 요구되는 다양한 분야에 활용할 수 있다. 최근 차세대 태양전지 중 황화납 퀀텀닷에 대한 연구가 활발하게 연구되고 있다. 나노사이즈 반도체 물질로 자외선, 가시광선, 근적외선, 단파적외선 등 태양 빛의 파장대 중 다양한 부분을 흡수할 수 있고, 용액공정으로 인한 저렴한 공정비용, 우수한 광전기적 특성 등을 가지고 있다. 황화납 퀀텀닷 태양전지는 여러 공정 단계를 거치는데, 최근까지 퀀텀닷 층을 기판 위에 코팅 후 열처리 해 전기전도성을 향상시키는 공정이 필수 단계로 자리매김하고 있다. 하지만 황화납 퀀텀닷이 빛, 열, 수분 등에 노출되면, 퀀텀닷 표면에 결함 형성이 가속화돼 소자 성능을 저하시키는 문제가 발생할 수 있어 상용화를 통해 활용하는 데 어려움이 있다. 연구진은 황화납 퀀텀닷 표면에 발생할 수 있는 결함 형성을 방지하기 위해 수 밀리초(1000분의 1초) 정도의 짧은 시간 동안 빛을 노출해 열처리하는 방식을 적용했다. 반면 기존의 황화납 퀀텀닷 층 열처리 방식은 열판, 오븐 등을 이용해 고온에서 수십 분 동안 진행한다. 이로 인해 표면 결함 형성이 가속화될 수 있는 시간이 길다. 새로운 '펄스 형태 열처리 기법'은 수 밀리초의 단시간 내에 강한 빛을 통해 열처리 돼 표면 결함 발생을 최소화 할 수 있다. 또한, 전류를 발생시키는 전하(전자, 정공)의 이동 수명을 연장하는 등 기존 방식의 단점은 극복하면서 고효율을 달성하는 기술이다. 최종민 교수는 "이를 통해 기존 양자점 열처리 공정의 한계점을 극복할 수 있는 신규 열처리 공정을 개발해 태양전지의 효율을 향상시킬 수 있었다"며, "파급효과가 우수한 양자점 공정을 개발로 향후 양자점이 활용되는 다양한 광전소자에 확대 응용될 수 있을 것"이라고 말했다. 한편, 최종민 교수는 이번에 개발한 황화납 퀀텀닷 태양전지 제작 기술을 경북대 에너지화학공학과 임창용 교수팀, 충남대 에너지공학과 임종철 교수팀과 공동연구를 통해 국제 학술지 '스몰(Small)'에 발표했다. monarch@fnnews.com 김만기 기자
2024-05-14 11:11:11