[한국에너지신문] 국내 연구진이 저온공정으로 고효율 하이브리드 태양전지를 개발했다. 한국연구재단은 연세대 윤성수 박사·강달영 교수 연구팀이 저온 공정만으로 에너지 변환 효율이 높은 실리콘-유기물 하이브리드 태양전지를 개발했다고 3일 밝혔다.
신재생에너지로 각광받는 태양전지 중에서도 현재 시장에서 주류를 차지한 것은 결정질 실리콘 태양전지다. 이는 20% 이상의 높은 에너지 효율과 장기적인 안정성이 크다는 장점이 있지만 제조공정에서 고온과 진공을 이용해 공정이 매우 복잡하고 비용도 많이 요구된다.
고온과 진공이 필요하지 않은 단순한 공정으로 제작할 수 있어 경제적인 실리콘-유기물 하이브리드 태양전지 연구가 활발히 진행되고 있다. 그러나 현재 하이브리드 태양전지의 에너지 효율은 15% 수준이다.
연구팀은 에너지 효율을 높이기 위해서 실리콘 표면을 계층적 구조로 만들어 태양빛의 반사를 감소시켰고, 유기 고분자 물질의 두께를 제어해 전기에너지 손실을 막았다. 그러면서 각 물질 간 계면에서의 재결합 손실을 줄이기 위해 상온에서의 접촉인쇄 공정을 개발했다.
접촉인쇄 공정은 잉크물질을 함유하고 있는 탄성체 스탬프를 기판에 단순히 접촉만 시켜 놓음으로써 잉크물질을 1 나노미터(1nm=10억분의 1m) 이하의 매우 얇은 두께로 프린팅하는 공정 기법이다. 이를 통해 에너지 효율이 17%를 상회하는 세계적인 수준의 고효율 태양전지 개발에 성공했다.
강달영 교수는 “이번 연구는 고가의 복잡한 공정을 전혀 적용하지 않고 저온에서 매우 간단한 공정만으로 실리콘-유기물 하이브리드 태양전지 효율을 끌어올린 것”이라며 “후속 연구를 통해 에너지 효율이 더 향상되고, 휘어지고 늘어나는 유연한 태양전지의 개발에 적용될 것으로 기대된다”고 말했다.
연구 성과는 에너지 분야 국제학술지 ‘어드밴스드 에너지 머트리얼즈(Advanced Energy Materials)’ 지난해 12월 7일자에 게재됐으며, 교육부․한국연구재단 이공학개인기초연구지원사업(기본연구)의 지원으로 수행됐다.