2021년 04월 14일(수)

태양광의 혁명…태양전지 모듈 면적 획기적으로 줄인다

에너지경제신문   | 입력 2018.08.22 15:17   수정 2018.08.22 18:17:29

국내 연구진, 페로브스카이트 태양전지 모듈 효율 높이는 구조 개발




페로브스카이트 태양전지 구조

▲이 그림은 금속 필라멘트 나노전극의 형성 모식도이다. 페로브스카이트 모듈의 직렬연결 부위에 전기장을 가해 금속 이온을 상부전극부터 하부전극까지 확산시켜 금속 필라멘트 나노전극을 형성한다.


[에너지경제신문 김민준 기자] 문재인 정부의 에너지 전환 정책이 성공하려면 신재생 에너지의 핵심인 태양광 발전이 성장해야 한다. 하지만 태양광 발전은 태양전지의 모듈이 차지하는 면적에 비해 에너지 생산량이 적어 효율성이 떨어지고, 주변 환경에 따른 간헐성이 높다는 단점이 있다.

최근 국내 연구진이 차세대 태양전지로 주목받는 페로브스카이트 태양전지의 모듈 효율을 높이는 기술을 개발했다. 22일 한국연구재단에 따르면 이광희 교수(광주과학기술원) 연구팀이 전기화학적 패턴 방식을 이용해 페로브스카이트 태양전지의 모듈 효율을 높이는 모듈 구조를 찾아냈다. 페로브스카이트 태양전지는 용액 공정이 가능하고 소자의 에너지 전환 효율(현재 22.7%)이 높아 미래 에너지원으로 주목받고 있다. 하지만 페로브스카이트 태양전지 상용화를 위해서는 정밀한 패턴 공정으로 유효 면적을 극대화해 고효율의 대면적 모듈을 제작하는 기술이 필요하다.

연구팀은 유·무기 복합 페로브스카이트가 이온 전도성이 있다는 것을 확인하고, 직렬연결 부위에 금속 나노 전극을 형성함으로써 새로운 모듈을 구현하는 데 성공했다. 특히 연구팀이 개발한 페로브스카이트 태양전지 모듈은 유효 면적 94.1%, 모듈 효율 14.0%를 달성했다. 이광희 교수는 "금속 나노 전극을 이용해 모듈 연결때 발생하는 단위 셀의 비활성 영역 길이를 600㎛(마이크로미터) 수준까지 감소시켰다"며 "이로 인해 단위 셀 길이 1cm의 페로브스카이트 태양전지 모듈 제작때 유효 면적을 94.1% 수준까지 넓힐 수 있었다"고 설명했다.

이 교수는 "친환경적인 에너지원 개발을 위해 태양전지에 관심을 갖게 됐지만 기존의 실리콘 태양전지는 비싸고 딱딱하고 무겁고 심미성이 좋지 않다는 단점이 있었다"며 "하지만 페로브스카이트 태양전지는 용액 공정이 가능해 값싸게 유연한 태양전지를 생산할 수 있다는 장점이 있다"고 말했다. 이어 "이 연구는 현재 페로브스카이트의 낮은 모듈 효율을 개선할 수 있는 새로운 모듈 구조를 개발한 것"이라며 "앞으로 화석연료 자원을 대체하는 차세대 태양전지 상용화와 산업화를 한 단계 앞당긴 것"이라고 의미를 부여했다.


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