페로브스카이트 탠덤 태양전지 효율 ‘최고 수준 26%’ 달성

KAIST 주도 공동 연구팀 "한계효율 30% 넘을 태양전지 구현 기대"

국내 연구진이 페로브스카이트를 이용한 ‘탠덤 태양전지'(서로 다른 두 종류 이상의 태양전지를 겹쳐 만든 전지) 효율을 최고 수준으로 달성하는 데 성공했다.

한국과학기술원(KAIST)은 신소재공학과 신병하 교수 연구팀이 주도한 공동 연구팀이 밴드갭이 큰 페로브스카이트 물질을 적용해 26.7%의 효율을 내는 페로브스카이트-실리콘 탠덤 태양전지를 개발했다고 30일 밝혔다.

기존 단일 태양전지로는 30%의 한계 효율을 넘기 어렵다고 알려져 있다.

이 때문에 2개 이상의 태양전지를 적층한 탠덤 태양전지에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다.

연구팀은 기존 실리콘 태양전지 위에 차세대 태양전지 소재로 주목받고 있는 페로브스카이트를 쌓아 올려 26.7%의 광 변환 효율을 달성했다.

페로브스카이트는 부도체·반도체·도체의 성질은 물론 초전도 현상까지 갖는 산화물이다.

밴드갭(반도체 내 전류를 흐르게 하는데 필요한 최소한의 에너지)이 작은 실리콘과 밴드갭이 큰 페로브스카이트를 함께 활용하면 짧은 파장은 물론 긴 파장의 빛까지 흡수할 수 있어 효율을 높일 수 있다.

새로운 음이온을 포함한 첨가제를 도입해 페로브스카이트의 불안정성 문제를 해결했다.

신병하 교수는 “이번 연구 결과를 통해 30% 이상의 고효율 탠덤 태양전지 구현에 기여할 것”이라고 말했다.

이번 연구에는 서울대 김진영 교수, 세종대 김동회 교수, 미국 국립재생에너지연구소 카이 쥬(Kai Zhu) 박사, 노스웨스턴대학 정희준 박사가 참여했다.

연구 결과는 국제 학술지 ‘사이언스'(Science) 지난 26일 자 온라인판에 실렸다.

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