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DGIST, 차세대 CZTS계 박막태양전지 세계 최고 효율 달성

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DGIST, 차세대 CZTS계 박막태양전지 세계 최고 효율 달성

2019.05.22 10:51
김대환 대구경북과학기술원(DGIST) 태양에너지융합센터 센터장(왼쪽 두번째)과 연구팀이 세계 최고 CZTS계 박막태양전지 효율을 달성하는 데 성공했다. DGIST 제공
김대환 대구경북과학기술원(DGIST) 태양에너지융합센터 센터장(왼쪽 두번째)과 연구팀이 세계 최고 CZTS계 박막태양전지 효율을 달성하는 데 성공했다. DGIST 제공

대구경북과학기술원(DGIST)이 세계 최고 구리·아연·주석·황(CZTS) 화합물 박막태양전지 효율을 달성하는데 성공했다.

 

DGIST 태양에너지융합연구센터는 박막태양전지의 광전변환 효율의 정식 공인 요건인 1㎠ 면적 이상 범주에서 종전기록인 호주 뉴사우스웨일스대의 10.0%를 뛰어넘는 11.3%의 효율을 달성했고, 최소 면적 요건이 없는 실험실 전지 범주에서는 미국 IBM과 동률인 12.6%를 기록했다고 22일 밝혔다.

 

기존 IBM 실험실 전지 기록은 폭발성이 높은 위험물인 하이드라진(N₂H₄) 화합물을 공정에 써 일반적인 공정으로는 접근하기 어려웠다. 연구팀은 양산화가 가능한 진공 공정을 써 이번 기록을 달성했다.

 

CZTS계 박막태양전지는 구리, 아연, 주석, 셀레늄, 황을 구성 원소로 하는 화합물을 광흡수층 물질로 활용한 전지다. 아연과 주석의 값이 싸 상대적으로 고가인 인듐과 갈륨을 사용하는 구리 인듐 갈륨 셀레늄(CIGS) 박막 태양전지에 비해 생산단가가 낮다. 광흡수층에 중금속 물질인 납을 쓰는 페로브스카이트와 카드뮴을 쓰는 카드뮴텔룰라이드(CdTe) 태양전지와 달리 무독성 물질을 쓰는 것도 장점이다. 아직 태양전지 효율은 다른 소재와 비교하면 낮지만 낮은 가격과 친환경적이라는 장점 때문에 연구가 활발히 진행되고 있다.

 

김대환 DGIST 태양에너지융합연구센터장은 “범용 저가 태양전지소재라는 미래 원천기술 분야에서 2건의 CZTS계 박막태양전지 공인 기록을 등재하며 센터의 기술력을 인정받았다”며 “향후 미래 태양광 소재 기술을 선도하고 박막태양전지 산업 발전에 이바지하겠다”고 말했다.

 

이번 공인 기록 2건은 태양전지 관련 전문지 ‘프로그레스 인 포토볼타익스’에서 주기적으로 출판하는 태양전지 효율 테이블 최신판인 53판에 지난해 12월 등재됐다.

 

CZTS계 박막태양전지 소자 구조 모식도와 CdTe태양전지, CIGS태양전지와의 비교(오른쪽 아래). DGIST 제공
CZTS계 박막태양전지 소자 구조 모식도와 CdTe태양전지, CIGS태양전지와의 비교(오른쪽 아래). DGIST 제공

 

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