UNIST 최경진·송명훈 교수팀, 탠덤 태양전지 개발 21.29% 효율 달성… 기존 공정 활용한 상용화 가능 주성미 ▲ UNIST와 신성E&G가 개발한 페로브스카이트 실리콘 탠덤 태양전지. (UNIST 제공) ▲ 최경진 UNIST 신소재공학부 교수. (UNIST 제공) ▲ 송명훈 UNIST 신소재공학부 교수. (UNIST 제공) ‘탠덤(Tandem)’ 기술이 효율 한계에 다다른 실리콘 태양전지의 돌파구로 주목받고 있다. 울산과학기술원(UNIST)은 신소재공학부 최경진·송명훈 교수 공동연구팀이 신성E&G와 함께 ‘일체형 페로브스카이트/실리콘 탠덤 태양전지(Monolithic perovskite/silicon tandem solar cells)’를 개발했다고 1일 밝혔다. 현대 태양광 산업은 대부분 실리콘 태양전지 기술이 차지하고 있는데, 효율성을 높이거나 제조비용을 낮추는 부분에서 한계에 도달했다. 실리콘 태양전지의 효율은 이론적 최대효율인 29%에 육박하는 26.6%에 이르렀고, 태양전지 단가는 1W당 0.16달러 이하로 떨어졌다. 중국을 중심으로 비용이 꾸준히 낮아지고 있는 가운데 국내 태양광 기업의 생존을 위해서는 효율성의 혁신이 절실했다. 연구진은 ‘페로브스카이트/실리콘 탠덤 태양전지’에 주목했다. ‘페로브스카이트/실리콘 탠덤 태양전지’는 현재 실리콘 태양전지의 기술적 한계를 우회적으로 극복하면서 효율과 단가 문제를 해결할 유력한 방법으로 꼽힌다. 기존 실리콘 태양전지 생산 공정을 그대로 쓰면서 페로브스카이트 태양전지의 장점을 더해 저비용·고효율 태양전지를 제작할 수 있기 때문이다. 연구진은 서로 보완적인 두 개 이상의 광흡수 반도체를 수직으로 쌓는 ‘탠덤 구조’의 타중 접합 태양전지로 투과되거나 낭비되는 에너지를 최소화했다. 태양전지 시장의 주류를 차지하면서 제조 단가가 가장 낮은 실리콘 태양전지(p-Si AI-BSF Solar Cell)를 아랫부분에 활용했고, 윗부분에는 고효율 페로브스카이트 태양전지를 쌓았다. 이 탠덤 태양전지의 효율은 21.19%로 같은 탠덤 구조에서는 세계 최고 기록을 확보했다고 연구진은 밝혔다. 최경진 교수는 “태양광 산업에서도 핵심 원전 기술을 확보해 국제적 경쟁력을 갖춰야 살아남을 수 있다”면서 “국내 최초로 페로브스카이트/실리콘 탠덤 태양전지에 도전해 저비용·고효율을 달성한 이번 연구가 국내 태양광 산업 성장에 이바지할 수 있을 것”이라고 기대했다. 한국에너지기술평가원의 에너지기술개발사업 지원으로 이뤄진 이번 연구는 ‘나노 에너지(Nano Energy)’ 3월 19일 온라인판에 발표됐다.
1일 울산과학기술원은 연구팀은 '탠덤 구조'의 타중 접합 태양전지로 투과되거나 낭비되는 에너지를 최소화하는 일체형 페로브스카이트/실리콘 탠덤 태양전지'를 개발했다고 밝히며,이번 연구가 국내 태양광 산업 성장에 이바지할 수 있을 것이라고 기대했다.