성균관대 석상일 교수팀, 세계 최고 효율 하이브리드 태양전지 개발

국내 연구진이 차세대 태양전지로 주목받는 ‘페로브스카이트(perovskite) 태양전지’ 효율을 세계 최고 수준으로 끌어올리는 데 성공했다. 성균관대는 석상일 에너지공학과 교수(사진) 연구팀이 무·유기 하이브리드 페로브스카이트를 개발해 기존 실리콘 태양전지의 광전(光電) 변환효율과 맞먹는 효율(20.1%)을 달성했다고 9일 발표했다. 미국재생에너지연구소(NREL)가 공인하는 페로브스카이트 태양전지 효율 차트에서 가장 높은 수치다.

태양전지 시장의 90%가량은 실리콘 태양전지가 차지하고 있다. 고순도 실리콘을 주원료로 사용하는 실리콘 태양전지는 태양에너지를 전기에너지로 바꾸는 변환효율은 높지만 복잡한 제조 공정과 높은 생산단가가 단점이다.

석 교수 연구팀이 태양전지 개발에 사용한 페로브스카이트는 전기 전도성이 뛰어난 결정 구조를 갖춘 물질을 일컫는 용어다. 포름아미디늄·메틸암모늄(유기물)과 납·할로겐화물(무기물)을 혼합해 만든다. 실리콘 태양전지와 비교해 3분의 1에 불과한 제작비와 얇은 필름 형태로 잘 휘어져 활용도가 뛰어나다는 게 장점이지만 그동안 실리콘 태양전지에 크게 못 미치는 낮은 변환효율이 상용화를 가로막았다.

석 교수 연구팀은 페로브스카이트 태양전지에 저가 화학소재를 코팅하는 방법을 사용해 상용화 가능성을 열었다. 석 교수 연구팀은 이 기술을 통해 효율 18.4%의 태양전지를 만들어냈다. 지난해 9월 연구 내용을 국제학술지 네이처에 투고해 지난 7일자 온라인판에 게재됐다. 논문 투고 이후 추가 연구를 통해 효율을 개선해 NREL 공인 페로브스카이트 태양전지 효율 차트에 20.1%의 최고 수치로 등재됐다.

석 교수는 “앞으로 큰 면적을 대상으로 한 연속공정 기술과 높은 안정성을 보유한 원천기술 개발을 마치면 본격적인 실용화가 가능하다”고 말했다.

홍선표 기자 rickey@hankyung.com