KRICT 한국화학연구원

- 대면적 페로브스카이트 태양전지 셀 20.6% 국제 공인 세계 최고 효율 인증 획득, 중국 보유 19.2% 기록 경신
- 한국화학연구원, ㈜유니테스트 공동 개발 기술로써, 본 기술을 바탕으로 금년 내 양산화 추진 예정

□ 탄소중립녹색성장위원회의 ‘2050 탄소중립 달성과 녹색성장 실현을 위한 국가 기본계획’, ‘2030년 NDC 온실가스 감축 40%’ 및

    ‘2050 탄소배출 넷제로(Net-Zero)’ 달성을 위해 탄소중립 관련 기술 개발이 시급한 가운데, 국내 연구진이 중견기업과의 협업을

    통해 중국이 보유하고 있던 페로브스카이트 태양전지 대면적 셀 세계 최고 효율을 경신하였다. 

   ○ 한국화학연구원(원장 이영국)과 ㈜유니테스트(대표이사 김종현)는 페로브스카이트 태양전지 대면적 셀(200cm2 이상) 생산 기술을

       공동으로 개발하여,  중국이 보유하던 대면적 셀 부문 세계 최고 효율인 19.2%를 경신한 20.6%의 국제 공인 인증 효율을 달성하였다. 

   ○ 5.7(화), 독일의 국제 공인 인증 기관인 ‘프라운호퍼’로부터 세계 최고 효율을 인증받았으며, 곧 미국재생에너지연구소(NREL*)의

       ‘태양전지 최고효율 차트’에 등재될 예정이다.
       * NREL : National Renewable Energy Laboratory, 매 분기별 태양전지 최고 효율을 기록한 연구기관을 발표

   ○ 본 기술을 활용하여 화학연과 ㈜유니테스트는 본격적으로 페로브스카이트 태양전지 상용화를 추진할 예정이다. 특히 페로브스카이트 소재의

       잠재력을 활용한 실내·창호용 제품, 기능성 응용 분야 제품 등의 양산을 준비 중이며, 일부 제품은 금년 내로 시장에 출시할 수 있을 것으로

       전망된다.

□ 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 알려졌는데, 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 않기 때문이다.

   ○ 향후 실리콘 태양전지의 한계를 극복하기 위해 꼭 필요한 페로브스카이트-실리콘 탠덤(다중 접합) 태양전지 개발에서도 고성능 소재 발굴 및

       최적화, 대면적 균일 코팅 기술 개발은 필수적이다. 따라서 단일 접합 태양전지 대면적 셀의 고성능화가 결국 탠덤 태양전지 대면적 셀 및

       모듈의 성능 향상을 이끌 수 있는 핵심 기술이다.

□ 이러한 가운데, 화학연 페로브스카이트 연구팀이 자체 소재 합성 최적화 및 코팅의 균일화 그리고 레이저 파워를 최적화하여

    기존에 중국이 보유하던 19.2%의 대면적 인증 효율을 훨씬 뛰어넘는 20.6%의 공인 인증을 획득하였다. 

   ○ 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.

   ○ 화학연은 개발한 대면적 셀을 바탕으로 옥외 실증 테스트를 진행하는 등 기업 상용화에 실질적인 역할을 수행하고 있다. 

   ○ ㈜유니테스트는 본 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 금년 내에 실내용 페로브스카이트 태양전지 양산을 목표로 설비를 구축 중이다.

□ 화학연 이영국 원장은 “이번 성과는 페로브스카이트 대면적 셀의 세계 최고 효율화를 이루어 상용화의 기술적 관문 중

    매우 중요한 하나를 해결한 큰 성과로써, 본 기술을 바탕으로 태양전지 상용화에 기여하는 좋은 산·연 협력 모델이 될 것으로

    기대한다.”고 밝혔다. 

   ○ 이번 연구는 화학연 기본사업, 과학기술정보통신부·한국연구재단 단계도약형탄소중립기술개발사업 그리고 산업통상자원부의

       신재생에너지핵심기술개발사업의 지원으로 수행되었다.