‘페로브스카이트 태양전지’ 세계 최고 수준 발전 효율 달성

차세대 태양전지로 주목받고 있는 ‘페로브스카이트’(perovskite, CaTiO3) 태양전지에 대해 세계 최고 수준의 발전 효율을 달성했다고 영국 옥스퍼드대와 일본 교토대 등 국제 연구팀이 발표했다.

24일자 ‘네이처(Nature)’지에 게재된 논문은 “실험 레벨로 종래의 실리콘 태양전지의 능력을 웃돌아, 새로운 향상도 기대할 수 있다”고 설명했다.

종래의 태양전지는 단단하고 깨지기 쉬운 실리콘의 결정을 사용하고 있다. 이를 특수한 결정구조를 가진 ‘페로브스카이트’라 불리는 소재로 전환한 것이다.

가볍고 유연하게 구부릴 수 있는 것으로부터, 설치 장소가 자유롭다는 것이 최대의 이점이다. 무거운 물건을 설치할 수 없는 빌딩의 벽면이나 창고의 지붕에 설치하거나 전기 자동차(EV)의 차체에 스티커처럼 붙여 충전하면서 달리게 하거나 하는 용도가 생각되어 양산화를 향한 대처가 진행되고 있다.

교토대 화학 연구소의 와카미야 아츠시 교수(若宮淳志, 재료 화학) 등은 “폭넓은 파장의 빛을 효율 좋게 이용하기 위해, 성질이 다른 페로브스카이트 결정의 층을 복수 겹치는 ‘탠덤형’이라고 하는 수법을 채용했다고 한다. 화학적인 해석을 바탕으로 고품질의 결정을 인쇄 기술로 만들 수 있도록 성분의 개량을 진행했다.

실험 레벨로 계측된 발전 효율은 2층 겹쳤을 때 최대 29.7%에 도달, 실리콘이나 페로브스카이트의 1층 구조의 성능(24~27%)을 웃돌았다. 이론상으로는 35%까지 개량할 수 있다고 한다. 와카미야 교수는 옥스퍼드대의 탠덤형 연구와 교토대의 화학 연구 융합으로 이뤄낸 국제적 성과라고 말했다.

산업기술 종합 연구소의 무라카미 타쿠로(村上拓郎) 유기계 태양전지 연구팀장은 ”이번의 발전 효율은 놀라운 값이다. 장래적인 수법으로서 탠덤형의 검토도 진행해야 하고, 그 첫걸음이 되는 연구 성과“라고 말했다고 요미우리신문이 24일 전했다.