□ 기존 태양전지의 기술적 한계를 극복한 고효율, 저가격 및 고내구성 모두를 만족하는 새로운 플랫폼의 무기-유기 하이브리드 이종 접합 태양전지 제조기술이 국내 연구진에 의해 개발되었다.
○ 한국화학연구원 석상일 박사(성균관대학교 에너지과학과 교수) 연구팀이 주도한 이번 연구는 미래창조과학부와 한국연구재단이 추진하는 글로벌연구실사업 및 한국화학연구원이 추진하는 KRICT2020사업의 지원을 받아 수행되었고, 연구결과는 네이처 포토닉스지(Nature Photonics) 온라인 5월 5일자에 게재되었다.
□ 기존 태양전지 기술은 효율이 높지만 고가인 반도체박막태양전지, 효율이 비교적 높고 저가에 제조가 가능하지만 장기 안정성에 문제를 가진 염료감응태양전지, 저가로 제조가 가능하지만 광안정성이 매우 낮은 유기태양전지가 있었다.
□ 연구팀은 무/유기 소재의 장점과 나노구조의 장점 및 화학적 용액 공정의 장점을 결합하여 저가이면서 효율이 높고 내구성도 뛰어난 태양전지 제조를 위한 새로운 플랫폼 기술을 제시하였다.
○ 무기물로 구성된 나노구조의 광전극에 용액공정을 이용한 결정성 무/유기 하이브리드 소재를 광흡수체로 충진하고, 상부에 용액공정을 이용한 홀전도성 공액 고분자를 도입하는 매우 단순한 공정을 이용하여 이 분야 세계 최고인 효율 12% 이상의 태양전지를 제조할 수 있었다. 추후 제조공정의 최적화에 따라 효율 15% 이상도 기대할 수 있을 것으로 보인다.
○ 기존 태양전지에 비해 화학적으로 쉽게 합성할 수 있는 저가의 소재를 사용하고, 그 소재를 유기용매에 용해하여 코팅하는 경제적이고 단순한 공정을 통해 제조단가 인하에 기여할 것이란 설명이다.
□ 한편 이 논문은 네이처지 4월호 연구하이라이트(Research Highlight)로 소개되었다. 또한, 나노레터스(Nano Letters)지 4월호에도 주요 논문으로 소개되었으며, 가장 많이 읽은(Most Read Article) 논문으로 꼽히고 있다.
○ 석상일 박사는 “태양전지 제조의 핵심인 소재/구조/공정에서의 장점을 유기적으로 결합하여, 차세대 태양전지의 꿈인 고효율/저가/고내구성 모두를 만족할 수 있을 뿐만 아니라 대면적이나 유연성 기판에도 쉽게 적용할 수 있는 플랫폼 기술”이라고 연구의의를 밝혔다.
첨부 : 연구결과 개요, 용어설명, 그림설명 및 연구자 이력사항