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태양전지 최고효율 경신...“발전원가 크게 낮출 것” 기대

전지 효율 25%↑...상용화 유리한 고지 선점

태양전지 최고효율 경신...“발전원가 크게 낮출 것” 기대
김진영 울산과학기술원(UNIST) 연구팀, 김동석 한국에너지기술연구원 박사팀, 로잔공대(EPFL) 연구팀은 8일 차세대 태양전지 페로브스카이트의 초고 효율 기록을 경신했다고 밝혔다.(울산과학기술원 제공)

[산업일보]
국내 연구진이 태양광 발전 단가를 획기적으로 낮춘 차세대 태양전지 페로브스카이트(Perovskite)의 최고 효율 기록을 경신했다.

김진영 울산과학기술원(UNIST) 교수팀, 한국에너지기술연구원의 김동석 박사 연구팀은 스위스 로잔공대(EPFL) 연구진과 함께 효율이 25.6%에 이르는 페로브스카이트 태양전지를 개발했다고 8일 밝혔다.

태양전지 최고효율 경신...“발전원가 크게 낮출 것” 기대
'페로브스카이트(Perovskite) 물질의 구조와 특성'(울산과학기술원 제공)

페로브스카이트는 음이온 하나와 양이온 두 개가 결합해 규칙적인 입체구조(결정)를 갖는 물질이다. 연구진은 이번 연구를 통해 음이온 물질(포메이트, HCOO-)을 첨가해 전지 효율과 내구성을 개선했다.

아울러 연구진은 빈자리 결함이 적고 입체구조가 규칙적인 소재를 써 효율을 10% 이상 끌어올렸을 뿐만 아니라 합성이 쉽고 저렴해 태양광 발전 원가를 낮출 것으로 기대했다.

태양전지 최고효율 경신...“발전원가 크게 낮출 것” 기대
김진영 울산과학기술원(UNIST) 교수팀과 김동석 한국에너지기술연구원 박사 연구팀(왼쪽 상단은 정재기 로잔공대 연구원, 울산과학기술원 제공)

김진영 교수는 “아이오딘(I-)이나 브롬(Br-) 이온만을 음이온 자리에 쓸 수 있다는 고정관념을 깼다”면서 “포메이트의 크기가 기존 음이온과 비슷하다는 데서 착안했다”고 전했다.

이번 연구의 전지 제작을 담당한 김동석 박사는 “개발된 물질로 효율을 극대화할 수 있는 구조의 태양전지 셀(cell)을 설계하고 제작해 25.2%의 높은 공인 기록(미국 공인인증기관 뉴포트)도 확보했다”면서 “같은 품질의 전지를 만드는 것이 가능해 상용화에 유리할 것”이라고 분석했다.

정재기 로잔공대 연구원은 “포메이트가 페로브스카이트 결정 내 음이온 자리에서 주위 원소들과 상호작용할 수 있다는 것을 세계 최초로 밝혀냈다는 점에서 학문적 의미가 크다”면서 “이번 연구로 새로운 방향성을 제시했다”고 강조했다.
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