최경진 UNIST 신소재공학과 교수(오른쪽부터), 김찬울·노영임 연구원. /UNIST 제공
최경진 UNIST 신소재공학과 교수(오른쪽부터), 김찬울·노영임 연구원. /UNIST 제공
UNIST(총장 이용훈)는 최경진 신소재공학과 교수팀이 실리콘 태양전지 위에 페로브스카이트 태양전지를 올려놓는 방식의 ‘1+1 탠덤 태양전지’의 수명과 효율을 동시에 높일 수 있는 다기능성 필름을 개발했다고 28일 밝혔다.

탠덤 태양전지는 효율, 가격 경쟁력, 공정 편의성이 탁월해 ‘슈퍼 태양전지’로 불린다.

하지만 탠덤 전지는 구조상 자외선에 약한 페로브스카이트가 상층부에서 직사광선에 노출되고, 광 반사를 줄이는 기존 표면 처리 기술을 쓰기 어렵다는 문제가 있다.

실리콘 태양전지 위에 액체 페로브스카이트 원료를 올려 만드는 제조 특성상 실리콘 전지 표면이 매끈해야만 하기 때문이다. 페로브스카이트는 부도체·반도체·도체 성질은 물론 초전도 현상까지 보이는 산화물이다.

연구팀은 표면에 요철을 만들어 태양 빛 반사를 줄이는 기존 방식과 달리, 반사 방지 필름 안에 첨가하는 물질로 유효 파장 대역 흡수 성능을 높였다.

유해 자외선이 차단돼 전지 수명이 늘고, 유효 파장 대역인 가시광선 흡수가 증가해 전지가 전기를 만드는 효율은 올라가는 방식이다. 실험에서 연구팀이 개발한 필름을 사용한 탠덤 전지는 120시간이 지나도 초기 효율의 91% 이상을 유지했다. 초기 효율 자체도 기존 대비 약 4.5% 증가했다.

반면 기존 필름을 쓴 탠덤 태양전지의 효율은 5시간 후 초기 효율의 90% 수준으로 떨어졌다가 20시간 후에는 50% 수준으로 급격하게 줄었다. 최 교수는 “자외선을 차단할 수 있어 탠덤 전지 상용화뿐만 아니라 자외선에 약한 유기 태양전지, 유기물 다이오드와 같은 분야에서도 폭넓게 응용할 수 있을 것”이라고 말했다.

울산=하인식 기자 hais@hankyung.com