페로브스카이트 태양전지 효율 사상 첫 25% 돌파

↑ 미국 재생에너지연구소(NREL)가 지난 2일 공개한 `태양전지 최고 효율 차트`. 전 세계 연구기관이 개발한 태양전지를 광전변환효율 순으로 순위를 매겨 발표한다. 한국화학연구원과 미국 매사추세츠공대(MIT) 연구진은 페로브스카이트 태양전지 부문에서 효율 25.2%를 달성해 세계 최고 기록을 또 한번 경신했다. [자...

한미 공동 연구진이 페로브스카이트 태양전지의 광전변환효율을 역대 최고인 25.2%까지 끌어 올려 세계 최고 기록을 경신했다. 이에 따라 기존 실리콘 태양전지와의 효율 격차가 1%대로 줄면서 페로브스카이트 태양전지의 상용화 가능성이 한층 더 높아졌다는 평가다.
서장원 한국화학연구원 책임연구원과 몬지 바웬디 미국 매사추세츠공대(MIT) 교수 공동 연구진은 페로브스카이트 태양전지를 자체 개발하고 광전변환효율 25.2%를 달성하는 데 성공했다고 13일 밝혔다. 미국 재생에너지연구소(NREL)가 지난 2일 공개한 '태양전지 최고 효율 차트' 페로브스카이트 태양전지 부문에서 기존에 세웠던 동 연구진의 기록을 깨고 세계 1위를 차지한 것이다. 광전변환효율은 빛에너지를 전기에너지로 변환시키는 효율을 의미한다.
이로써 화학연은 페로브스카이트 태양전지 효율로 세계 최고 기록을 누적 7번째 경신한 셈이 됐다. 2017년 10월까지 세계 최고 효율(22.7%)을 기록했던 서 연구원 연구진은 중국과학원(CAS) 연구진이 23.7%를 달성해 세계 1위 자리를 내줬다가 지난 4월 24.2%를 기록해 세계 1위를 탈환한 바 있다. 이후 4개월 만에 다시 1% 이상 효율을 높인 것이다.
특히 이번 기록은 페로브스카이트 태양전지가 실질적으로 달성할 수 있는 최대 효율로 여겨졌던 25%를 뛰어넘은 결과다. 이에 따라 1세대 태양전지인 실리콘 태양전지 최고 효율(26.7%)과의 격차도 1.5% 수준으로 좁혀졌다. 신성식 화학연 선임연구원은 "이번 기록은 페로브스카이트 소재의 조성 제어을 통해 보다 많은 빛을 흡수해 전류를 증대시켜 얻은 결과"라며 "앞으로 태양전지의 전류를 더 상승시키면 충분히 실리콘 태양전지의 26%를 넘어설 수 있을 것"으로 기대했다.
서 연구원은 "페로브스카이트 태양전지의 25.2% 효율은 값비싼 실리콘 태양전지 공정에 비해 훨씬 저렴한 용액기술 공정을 통해 달성한 것으로, 상용화 가능성을 상당히 높인 연구 결과"라며 "향후 고효율 페로브스카이트 태양전지를 대면적으로 만들 수 있는 기술을 개발할 계획"이라고 밝혔다.
페로브스카이트 물질은 AMX3(A는 양이온·M은 금속 양이온·X는 음이온)형 큐빅 구조를 갖는 물질로 우수한 광흡수 특성을 갖고 있다. 1839년에 발견됐지만 태양전지에 활용된 것은 10여 년밖에 되지 않았다. 박남규 성균관대 화학공학과 교수는 2007년 등장과 동시에 사장되다시피 한 페로브스카이트 태양전지를 꾸준히 연구해 태양전지 판도를 바꿔놨다는 평가로 2017년 클래리베이트 애널리틱스 '노벨상 수상 유력 후보'에 선정되기도 했다.
한편 NREL은 매년 분기별로 전 세계 연구기관이 개발한 태양전지를 광전변환효율 순으로 순위를 매겨 발표한다.
[송경은 기자]