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페인트 칠하듯 발라 저렴하고 성능 좋은 태양전지 만든다 - 민병권

2023.02.01 12:00

KIST 연구진건물 지붕에 설치된 태양광 시스템. 건물일체형 태양전지(BIPV)는 건축물의 외장재로 태양광 전지판을 사용해 전기를 생산한다. Sungrow 제공


국내 연구팀이 태양전지 소자 용액을 마치 페인트를 칠하듯 발라 태양전지를 제작하는 공정을 개발했다. 상용화가 이뤄지면 태양전지의 단가를 줄일 수 있을 것으로 기대된다. 한국과학기술연구원(KIST)은 민병권 청정신기술연구본부장이 이끄는 연구팀이 건물일체형 태양전지(BIPV)에 사용되는 CIGS 태양전지의 가격경쟁력을 확보할 수 있는 공정을 개발해 기술이전을 완료했다고 31일 밝혔다. 연구 결과는 국제학술지 '어드밴시스 에너지 머티리얼스' 1월 4일자에 발표됐다. CIGS 태양전지는 구리(Cu), 인듐(In), 갈륨(Ga), 셀레늄(Se) 4개의 원소로 구성돼 있다. 네 원소의 앞 글자를 따 CIGS 태양전지라고 부른다. 광흡수 계수가 커 얇은 박막으로도 높은 변환효율을 낼 수 있다는 장점이 있지만 이를 건물일체형 태양전지에 적용하려면 가격 경쟁력과 양산성을 갖출 필요가 있었다. 건물일체형 태양전지는 태양광 전지판을 건축물의 외장재로 사용하는 발전 시스템을 말한다. 민 본부장팀은 기존의 진공공정 대신 태양전지 소자를 용액으로 제작한 뒤 코팅하는 '용액 코팅법'을 활용해 설비에 소요되는 비용을 절감하고 광흡수층 두께를 기존 대비 5분의 1 수준으로 줄여 고가 희귀원소인 인듐과 갈륨 사용량을 줄여 생산성을 개선했다. 또 태양전지의 효율을 개선하기 위해 비정질 이산화티타늄(TiO2)으로 후면 계면을 제어할 수 있는 기술을 개발했다. 후면 계면 제어는 태양전지의 효율을 개선하기 위한 핵심적인 요소다. 그 결과 기존 부도체 산화물을 사용한 것보다 전하를 원활하게 전달할 수 있고 전기적 결함도 제거할 수 있었다. 연구팀은 CIGS 태양전지의 '용액 코팅법'의 원천기술을 개발하기 위해 지난 10년간 연구를 지속해 왔다. 기존에는 판이 돌아가며 용액을 코팅하는 스핀 방식이 사용됐는데 페인트칠을 하듯 바르는 바코팅 기술을 확보했다. 대면적화에 훨씬 유리한 방식이다. 이 기술은 지난해 11월 태양전지 전문 기업에 기술이전됐다. 민 본부장은 "인쇄 태양전지 기술은 아직 상용화에 성공하지 못한 도전적인 분야지만 실험실 수준에서는 이미 세계 최고 기술을 확보하고 있다"며 "머지 않은 미래에 새로운 태양전지를 시장에 내놓을 수 있을 것"이라고 말했다. https://m.dongascience.com/news.php?idx=58272


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