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태양광 산업계, 실리콘 태양전지 대체할 ‘페로브스카이트’ 주목

저비용·고효율 ‘페로브스카이트’…최고 효율 25.2%, 실리콘 태양전지와 1%대 차이

태양광 산업계, 실리콘 태양전지 대체할 ‘페로브스카이트’ 주목

[산업일보]
태양광 산업에 ‘페로브스카이트’를 중심으로 한 새로운 혁신이 등장했다.

KDB미래전략연구소가 최근 발표한 보고서인 ‘태양전지의 미래주자 페로브스카이트’에 따르면, 휴대용 전자기기와 건물 일체형 태양전지 등 다양한 분야로 응용이 가능한 페로브스카이트의 높은 잠재력에 업계가 주목하고 있다.

현재 태양광 산업은 ‘실리콘 태양전지’를 중심으로 성장하고 있다. 태양광 발전에 사용되는 태양전지의 95% 이상을 실리콘 태양전지가 차지하고 있는 상황이다.

2019년 기준, 실리콘 태양전지의 최고 효율은 26.7%다. 하지만 고효율이라는 장점에도 불구, 복잡한 제조 공정과 1500℃ 이상의 고온 환경으로 인해 생산 단가가 높다는 부담이 존재한다.

페로브스카이트가 이러한 실리콘 태양전지의 단점을 극복할 차세대 태양전지로 등장했다. 페로브스카이트는 화학적으로 쉽게 합성되는 저렴한 유-무기물 소재를 통해 생산된다. 저비용의 장점과 더불어, 높은 광전효율 특성을 내세운 고효율 잠재력까지 지닌 소재로 평가받고 있다.

KDB미래전략연구소 산업기술리서치센터의 이선화 연구원은 “페로브스카이트 태양전지는 가볍고 유연하며, 조성에 따라 반투명이나 다양한 색상구현이 가능해 스마트 워치·글라스 등 휴대용 전자기기와 건물 일체형 태양전지(BIPV)로 활용이 가능하다”라고 말했다.

페로브스카이트 기술 가능성에 주목한 한국과 일본, 미국 등의 선도국을 필두로 글로벌 태양광 산업계는 페로브스카이트 전지의 최고효율 달성을 두고 치열한 경쟁을 벌이고 있다.

2009년 페로브스카이트의 태양전지 활용 가능성을 최초로 확인한 일본은 3.81%의 효율을 지닌 액상형 페로브스카이트 태양전지를 개발했다. 이후, 2012년 국내 성균관대학교에서 9.7% 효율의 고체상 페로브스카이트 전지를 생산했으며, 이듬해 한국화학연구원에서는 다공정 구조로 12.7%의 효율을 이뤄냈다.

지난해 8월 한국화학연·미국MIT 연구팀이 25.2%의 최고효율 경신 기록을 내세웠다. 이는 실리콘 최고효율과의 격차를 1%대로 줄인 것으로, 페로브스카이트 태양전지의 상용화에 한발 더 다가섰다는 평을 받았다.

이 연구원은 “기존 실리콘 태양전지에 페로브스카이트를 적층하는 형태의 ‘탠덤 태양전지’를 시작으로, 페로브스카이트 태양전지 제품이 시장에 등장할 것으로 예상한다”라고 내다봤다.
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