[투데이에너지 임승희 기자] 지난 25일 일본 도시바는 자사의 페로브스카이트형 모듈이 세계최고 에너지 변환효율인 10.5%를 달성했다고 발표했다. 페로브스카이트 태양전지는 인쇄해 제작할 수 있기 때문에 비용을 절감할 수 있고 높은 에너지 변환효율을 가진 차세대 태양전지다.
■ 필름형 페로브스카이트 태양광 전지, 에너지효율 10.5% 달성
신전력네트 27일자 보도에 따르면 현재 주류를 이루고 있는 결정 실리콘 태양전지는 무게와 형태 때문에 설치장소가 한정돼 있다.
필름형 태양광 모듈은 모듈을 설치할 수 없었던 장소에 설치해 발전을 할 수 있게 한다. 설치가 가능한 장소도 다양하다. 예를 들면 하중성이 낮은 건축물과 곡면이나 벽에도 설치할 수 있고 ZEB(제로에너지빌딩)나 ZEH(제로에너지하우스)에도 보급할 수 있을 것으로 기대되고 있다.
도시바는 필름형 페로브스카이트 모듈로 세계최고 에너지 변환효율인 10.5%를 달성했다. 이번 필름형 태양광전지는 NEDO(신에너지 종합 개발 기구)의 위탁사업인 ‘고성능·고신뢰성 태양광발전의 발전비용 절감 기술 개발’에 의한 성과다.
페로브스카이트 태양전지는 세계적으로도 주목 받고 있는 기술이다. 지난 20일 미국 클래리베이트 애널리틱스는 노벨상의 유력한 후보 22인을 발표했다. 일본인 중 화학상 후보로 페로브스카이트 태양전지를 발견·응용한 미야사카 치카라 도인 요코하마 대학 교수를 꼽았다.
■ 단독 도포인쇄기술로 면적 넓히는 과제 대응
이번 필름형 페로브스카이트 태양전지 모듈은 도시바의 단독 도포인쇄기술을 이용해 제작됐다. 5cm𐄂5cm 크기로 세계최고 변환효율 10.5%를 달성했다.
페로브스카이트 태양전지는 면적을 넓히는 것이 아직 과제로 남아 있다. 도시바는 유기박막 태양전지를 연구해 메니스커스 도포인쇄기술 특성차이를 셀 단위까지 낮춘 모듈을 개발해 에너지 변환효율을 향상시켰다.
■ 150°C 이하 온도에서 제작가능한 플레이너형 역구조
메니스커스 도포인쇄기술은 수지(樹脂)필름을 기판으로 해서 셀 구조로 만들어 150°C 이하의 온도에서 제작 가능한 플레이너형 역구조이다.
고효율화의 일환으로 모듈 제작의 스크라이브 공정때 칼날 압력을 최적화해 약한 칼날 압력에서도 전극 위의 막이 양호하게 제거되는 재료를 조합해 유리 기판을 이용한 경우와 동등한 수준으로 셀 사이 저항을 감소시켰다. 수지기판용으로 개발한 ITO 투명전극판도 효율을 높이는데 기여했다.
■ 발전비 kWh당 7엔 목표로
이번 성과로 인해 필름형 페로브스카이트 태양광발전의 에너지 변환효율 10%를 넘겨 모듈의 고효율화와 대면적화의 가능성을 확인했다.
도시바는 페로브스카이트 재료 변경, 공정 개선 등을 통해 모듈크기의 확대와 변환효율 향상을 해나갈 방침이다. 또한 도시바는 결정실리콘 태양전지에 필적하는 효율향상 및 발전비 kWh당 7엔을 목표로 연구개발을 진행할 계획이라고 밝혔다.