UNIST 연구팀, 저비용·고효율 '탠덤 태양전지' 개발

21.19% 효율 달성, 기존 공정 활용한 상용화 가능…'나노 에너지' 발표

일체형 페로브스카이트/실리콘 탠덤 태양전지 구조(왼쪽)와 태양전지 성능

[아시아경제 김철현 기자] 효율 한계에 다다른 실리콘 태양전지에 돌파구가 생겼다. 페로브스카이트 태양전지를 더해 효율을 높이는 '탠덤(Tandem)' 기술이다. 탠덤 태양전지에 도전한 울산과학기술원(UNIST) 연구진이 21.19% 효율을 달성해 주목받고 있다.

UNIST(총장 정무영)는 신소재공학부의 최경진-송명훈 교수 공동연구팀이 신성이엔지와 함께 '일체형 페로브스카이트/실리콘 탠덤 태양전지'를 개발했다고 1일 밝혔다. 기존 실리콘 태양전지 공정을 그대로 활용하면서 효율을 높일 수 있어 상용화에 대한 기대도 높다.

현재 태양광 산업 대부분을 차지하는 실리콘 태양전지 기술은 효율을 높이거나 제조비용을 낮추는 부분에서 모두 한계에 도달했다. 실리콘 태양전지의 효율은 이론적 최대효율인 29%에 육박하는 26.6%에 이르렀고, 태양전지 단가는 1와트 당 0.16달러 이하로 떨어졌다. 이 같은 상황에서 '페로브스카이트/실리콘 탠덤 태양전지'는 현재 실리콘 태양전지의 기술적 한계를 우회적으로 극복하면서 효율과 단가 문제를 해결할 유력한 방법으로 꼽힌다. 기존 실리콘 태양전지 생산공정을 그대로 쓰면서 페로브스카이트 태양전지의 장점을 더해 저비용·고효율 태양전지를 제작할 수 있기 때문이다.

연구진은 현재 태양전지 시장의 주류를 차지하며 제조 단가가 가장 낮은 실리콘 태양전지를 아랫부분에 활용했다. 윗부분에는 고효율 페로브스카이트 태양전지를 쌓았는데 광학 계산 설계로 최적 효율을 얻는 구조로 만들었다. 그 결과 개발된 저비용·고효율 탠덤 태양전지의 효율은 21.19%로 동일 탠덤 구조에서 세계 최고 기록을 확보했다. 최경진 교수는 "태양광 산업에서도 핵심 원천 기술을 확보해 국제적 경쟁력을 갖춰야 살아남을 수 있다"며 "국내 최초로 페로브스카이트/실리콘 탠덤 태양전지에 도전해 저비용·고효율을 달성한 이번 연구가 국내 태양광 산업 성장에 이바지할 수 있을 것"이라고 말했다. 이번 연구는 에너지 분야에서 세계 최고 수준의 과학저널인 '나노 에너지' 온라인판에 발표됐다.

김철현 기자 kch@asiae.co.kr