CISe 태양전지는 구리-인듐-셀레늄 화합물을 기반으로 하는 태양전지로 보편적인 실리콘 태양전지에 비해 제조단가가 낮고 얇게 제조할 수 있다. 또한 눈·비오는 날, 흐린 날에도 일정량의 전기를 생산할 수 있다.
하지만 용액 공정에 기반한 CISe 박막 태양전지는 제조 시 고밀도의 광흡수층 박막을 얻기가 어렵다는게 큰 단점으로 지적받아 왔다. 이를 극복하기 위해 연구진은 나노입자 사이의 빈 공간을 금속 이온으로 채워 고밀도의 박막 제조에 성공했다. 이를 통해 얻은 CISe 태양전지 효율은 11%에 달한다.
연구 논문의 제1저자인 안세진 에너지기술연구원 박사는 “이번에 개발된 기술은 용액 공정기술이 궁극적으로 지향하는 간단하고 대량생산이 가능하면서도 고효율을 낼 수 있는 박막 태양전지 제조 원천기술”이라며 “특히 전세계적으로 아무도 주목하지 않았던 저품질의 비정질 입자로도 고효율 태양전지 제조가 가능함을 보인데 의의가 크다”고 밝혔다.
공동 교신저자인 곽지혜 박사는 “현재 연구진은 CISe 태양전지 효율을 논문에 발표된 11% 에서 이미 13% 수준으로 향상시키는데 성공했으며 이는 용액공정으로 제조된 CISe 태양전지의 세계 최고 기록에 해당한다”라고 전했다.
이번 연구는 에너지연의 주요사업인 ‘도시형 프로슈머타입 저가·고효율 차세대태양전지 기술개발’의 일환으로 진행됐다. 에너지연은 이번 연구에 포함된 기술과 관련한 10여건의 국내외 특허를 확보하고 있으며 핵심 특허는 2016년 중국 특허 등록을 비롯해 국내 및 미국 특허 등록을 완료했다.