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세계 최고 효율 페로브스카이트 태양전지 나왔다

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세계 최고 효율 페로브스카이트 태양전지 나왔다

2015.01.08 03:00

 

왼쪽부터 석상일, 전남중, 노준홍 한국화학연구원 박사. - 한국화학연구원 제공
왼쪽부터 석상일, 전남중, 노준홍 한국화학연구원 박사.
- 한국화학연구원 제공

국내 연구진이 차세대 태양전지로 불리는 ‘페로브스카이트 태양전지’의 효율을 세계 최고 수준으로 끌어올리는 데 성공해 연구 결과를 과학 학술지 네이처 8일자에 발표했다.

 

석상일 한국화학연구원 책임연구원은 7일 “지난해 논문 제출 당시 페로브스카이트 태양전지의 효율이 18.4%를 기록했다”며 “논문 게재 이후에도 효율을 계속 높여 현재 20.1%까지 올렸다”고 밝혔다.

 

이 기록은 미국 재생에너지연구소(NREL)에서 공인받은 것으로 페로브스카이트 태양전지 기술에서는 한국 연구진이 세계적으로 가장 앞서 있다. 태양전지 효율 이 20.1%라는 것은 태양에너지를 100으로 볼 때 이 가운데 20.1을 전기로 바꿀 수 있다는 것이다.

 

 

석상일 한국화학연구원 박사팀은 가로세로 10cm 크기의 페로브스카이트 태양전지 모듈을 제작한 뒤 선풍기와 연결해 정상적으로 작동하는 것을 확인했다. - 한국화학연구원 제공
석상일 한국화학연구원 박사팀은 가로세로 10cm 크기의 페로브스카이트 태양전지 모듈을 제작한 뒤 선풍기와 연결해 정상적으로 작동하는 것을 확인했다. - 한국화학연구원 제공

 

 

페로브스카이트는 전기 전도성이 뛰어난 결정 구조를 일컫는 말로 할로겐화 납, 메틸암모늄, 포름아미디늄 등 무기물과 유기물을 섞어 만든다. 얇은 필름 형태로 잘 휘어져 활용도가 뛰어난 것으로 평가받는다. 현재 가장 널리 쓰이는 실리콘 태양전지와 비교해 제작비는 3분의 1 수준이다.

 

또 실리콘에 페로브스카이트를 첨가하면 실리콘 태양전지의 효율을 5% 가까이 올릴 수 있고, 빛을 가했을 때 전기를 발생시키는 태양전지의 원리를 역으로 이용하면 페로브스카이트로 고효율 발광소자도 만들 수 있다.

 

특히 차세대 태양전지의 라이벌격인 염료감응형 태양전지에 비해 효율이 2배 가까이 높다. 염료감응형 태양전지는 햇빛을 받으면 전기를 발생시키는 염료를 이용한 것으로 현재 최고 효율이 11.9% 수준이다. 

 

석 연구원은 “미국과 중국이 선점하고 있는 실리콘 태양전지의 최고 효율은 25.6% 수준이지만 이 효율을 달성하기까지 60년가량 걸렸다”면서 “페로브스카이트 태양전지는 5년 만에 효율 20%의 장벽을 넘은 만큼 5~10년 안에 상용화될 것”이라고 말했다.

 

영국 옥스퍼드대가 공동 출자 형태로 설립한 태양전지 기업인 ‘옥스퍼드 포토볼테익스’는 2017년까지 페로브스카이트 태양전지를 제품으로 만들어 출시할 계획을 발표한 바 있다.

 

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