국내 연구진이 차세대 태양전지로 주목받는 페로브스카이트 태양전지의 효율을 20.1%까지 끌어올리는 공정기술을 세계 최초로 개발했다.

미래창조과학부는 한국화학연구원 석상일 박사가 주도하고 양운석 박사과정, 노준홍 박사가 공동 제1저자로 참여한 연구진이 '화학분자 교환법'이라는 새로운 방식의 제조 공정을 개발했다고 22일 밝혔다. 

태양전지의 90% 이상을 차지하는 기존 '결정질 실리콘'은 효율이 높지만 고도의 기술과 많은 에너지가 필요해 가격이 비싸다는 단점을 지녔다. 비교적 제조비가 싼 '유기·염료 감응 태양전지'와 같은 태양전지들은 낮은 효율성 때문에 대규모 상용화에 어려움을 겪었다.

그러나 연구진이 이번에 개발한 공정으로 제작된 태양전지는 실리콘 태양전지와 비슷한 에너지 변환효율 20.1%를 기록, 미국 재생에너지연구소(NREL)의 공식 인증을 받았다. 용액공정을 활용하면 대규모로 제작할 수 있는 장점도 갖춘 것으로 나타났다.

연구진은 2012년부터 무기물과 유기물을 화학적으로 합성한 태양전지 소재 연구를 시작, 기존 페로브스카이트 태양전지보다 고효율의 소재를 합성하는 데 성공한 바 있다. 지난 1월에는 네이처지에 신규 페로브스카이트 조성을 설계·합성하는 연구결과를 발표하기도 했다.

페로브스카이트란 부도체, 반도체, 도체의 성질은 물론 초전도 현상까지 보이는 특별한 구조체를 일컫는 말로 이를 발견한 러시아 과학자 페로브스키의 이름을 따 만들었다.

이번 연구는 미래부가 추진하는 글로벌연구실사업의 지원으로 수행됐다. 연구결과는 21일 현지 시각 오후 2시 국제학술지 사이언스 익스프레스판에 게재됐으며 향후 사이언스 온라인판 및 저널에도 실릴 예정이다. 

석상일 박사는 "세계적으로 이슈가 되는 미래 신재생 에너지 경쟁에서 선두를 점할 수 있는 원천기술을 국내에서 개발했다는 데 의미가 있다"면서 "대규모 연속공정 기술에 쉽게 적용할 수 있어 조기에 상용화가 가능할 것으로 기대된다"고 말했다.

미래부는 이번 연구 성과가 정부의 '차세대 태양전지 핵심기술 개발 및 신산업 활성화 계획'은 물론 관련 학문 분야의 발전에도 탄력을 줄 것으로 전망했다.