대구경북과학기술원(DGIST, 디지스트) 연구팀이 SZTS(구리ㆍ아연ㆍ주석ㆍ황)계 박막태양전지의 광전변환효율에 있어서 세계 최고기록을 달성했다.
디지스트 태양에너지융합연구센터는 박막태양전지의 광전변환 효율의 정식 공인 요건인 1cm2 면적 이상 범주에서 11.3%를 기록, 종전 최고기록인 호주의 뉴사우스웨일스대학교 10.0%를 1.3%포인트나 경신했다고 22일 밝혔다. 최소 면적 요건이 없는 실험실 전지 범주에서는 미국의 IBM사의 기록과 같은 12.6%를 기록했다고 덧붙였다.
CZTS계 박막태양전지는 구리(Cu), 아연(Zn), 주석(Sn), 셀레늄(Se), 황(S)을 구성 원소로 하는 CZTS계 화합물을 광흡수층 물질로 활용한 전지다.
신재생애너지로 각광받는 태양광발전은 실리콘전지나 인듐(In)과 갈륨(Ga)을 사용한 CIGS 박막태양전지 등이 상용화돼 있다. 실리콘계는 일반적인 발전용으로 경쟁력이 높고 박막형은 얇고 유연하게 제작할 수 있어 건물외벽에 부착하거나 웨어러블용 등에 유리한 것으로 알려지고 있다. 하지만 기존 상용화된 CIGS계 등은 생산비가 높거나 중금속 등의 문제점이 있다. CZTS계 박막태양전지는 저비용ㆍ친환경 소재이지만 아직 햇빛을 전기로 바꾸는 광전변환효율이 낮다는 게 단점이다.
디지스트는 2012년 CZTS계 박막태양전지로는 세계 최초로 광전변환효율 8%를 돌파했다. 하지만 상용화를 위해선 셀 효율 기준 20% 내외, 모듈 기준 15% 이상에 이르려면 앞으로 상당한 기간이 더 필요할 것으로 보인다.
디지스트 태양에너지융합연구센터 김대환 센터장은 “범용 저가 태양전지 소재라는 미래 원천 기술 분야에서 2건의 CZTS계 박막태양전지 공인 기록을 등재, 기술력을 세계적으로 인정받았다”며 “상용화를 위해선 10년 가량 더 걸릴 것으로 보이지만, 이 분야 연구를 지속적으로 주도해 미래 태양광 소재 기술을 선도하고, 박막태양전지 산업 발전에 기여하겠다”고 밝혔다.
이번 공인 기록 2건은 권위 있는 태양전지 관련 전문지인 ‘Progress in Photovoltaics’ 저널이 정기적으로 출판하는 태양전지 효율 테이블 최신 53판에 등재되었다
정광진기자 kjcheong@hankookilb.com
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