강달영 연세대 교수 연구팀, 간단한 공정 도입해 에너지 효율 17%로 향상
결정질 실리콘 태양전지는 태양전지 시장에서 주류를 차지하고 있다. 이 태양전지는 에너지 효율이 20% 이상으로 높고, 장기적인 안전성을 갖췄다.
하지만 제조공정에서 높은 온도와 진공 상태가 필요하다는 점에서 복잡하고 비용이 많이 소모된다는 문제가 있었다.
이러한 단점을 보완할 수 있는 실리콘-유기물 하이브리드 태양전지 연구가 활발히 진행되었지만 에너지 효율이 15% 수준으로 정체되어 있었다.
이에 연구팀은 130℃ 이하의 낮은 온도에서 간단한 공정만을 이용해 에너지 효율이 17%를 넘는 고효율 태양전지를 개발했다.
연구팀은 에너지 효율을 높이기 위해 실리콘 표면을 계층적 구조로 만들어 태양빛의 반사를 감소시켰고, 유기 고분자 물질의 두께를 제어해 전기에너지 손실을 막아냈다. 또한 각 물질 간 계면에서의 재결합 손실을 줄이기 위해 상온에서의 접촉인쇄 공정을 개발했다.
강달영 교수는 "비용이 많이 소모되는 복잡한 공정을 적용하지 않고 낮은 온도에서 매우 간단한 공정만으로 실리콘-유기물 하이브리드 태양전지 효율을 끌어올렸다"면서 "후속 연구를 통해 에너지 효율을 더 향상시키고, 휘어지고 늘어나는 유연한 태양전지 개발에 적용할 것으로 기대한다"고 말했다.
이번 연구는 교육부와 한국연구재단의 이공학개인기초연구지원사업 지원으로 수행됐으며, 에너지 분야 국제학술지 어드밴스드 에너지 머트리얼즈(Advanced Energy Materials)에 지난해 12월 7일자로 게재됐다.
강민구 기자
botbmk@hellodd.com
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