[투데이에너지 이성중 기자] 한국에너지기술연구원(이하 ‘에너지연’) 태양광연구단은 에너지AI·계산과학실과 협업을 통해 건물 창문이나 탠덤 태양전지에 적용할 수 있는 반투명 페로브스카이트 태양전지의 안정성과 효율을 개선하는데 성공했다.
개발한 태양전지는 21.68%로 반투명 태양전지 분야 세계 최고 효율을 달성했으며, 240시간 이상의 작동에도 초기 효율 대비 99% 이상의 효율을 유지해 뛰어난 안정성까지 보였다. 차세대 태양전지 기술의 핵심은 초고효율화 달성과 제한적인 설치장소 확대다.
이를 위해서는 탠덤 태양전지, 창호용 태양전지와 같은 고효율, 다기능성 기술이 필요한데 두 기술에는 모두 효율과 안정성이 우수한 반투명 페로브스카이트 태양전지가 사용되고 있다.
이번에 개발한 반투명 페로브스카이트는 태양전지는 투명전극을 사용하는 페로브스카이트 태양전지 중 세계 최고 효율인 21.68%를 기록했다.또한 400시간의 장기 보관 조건과 240시간 이상의 작동 환경에서도 모두 초기 효율 대비 99% 이상의 효율을 유지해 효율과 안정성 모두 사로잡은 연구결과라 할 수 있다.
연구진은 더 나아가 개발한 태양전지를 탠덤 태양전지의 상부셀에 적용해 후면의 빛도 활용하는 양면수광형 탠덤 태양전지를 국내 최초로 제작했다. 양면수광형 탠덤 태양전지는 후면에서 반사되는 빛이 표준 태양광의 20%인 조건에서 4단자형 31.5%, 2단자형 26.4%의 높은 기대효율을 달성했다.
연구를 수행한 태양광연구단 안세진 박사는 “이번 연구로 반투명 페로브스카이트 태양전지의 독특한 유기물 소재, 금속산화물 계면 열화 현상을 최초로 규명했다”며 “문제를 손쉽게 해결할 수 있는 방안을 제시했다는 점에서 향후 개발 기술의 활용성이 크게 확대될 것으로 기대된다.”고 말했다.