휘어지는 CZTS계 박막태양전지 세계 최고 효율 달성
휘어지는 CZTS계 박막태양전지 세계 최고 효율 달성
  • 함예솔
  • 승인 2019.09.16 22:25
  • 조회수 1394
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DGIST 에너지융합연구부 강진규 박사 연구팀은 플렉시블 CZTS계 박막태양전지의 광전변환 효율을 세계 최고 수준인 11.4%까지 달성했습니다. 향후 미래 태양광 기술과 차세대 박막태양전지 산업 발전에 박차를 가할 것으로 기대됩니다. 

플렉시블 CZTS계 박막태양전지. 출처: DGIST
플렉시블 CZTS계 박막태양전지. 출처: DGIST

플렉시블 CZTS계 박막태양전지는 플렉시블 기판기술을 기반으로 웨어러블, 건물, 자동차 등 실생활의 다양한 분야에 응용할 수 있습니다. 또한 저가의 친환경 범용소재를 사용하기 때문에 차세대 태양광 기술로 각광받습니다. 이에 세계적으로 연구가 이뤄지고 있지만 플렉시블 기판의 불순물이 확산되고 박리되는 등의 기술적 문제로 광전변환 효율 10%를 넘기지 못했습니다. 그런데 국내 연구진이 무려 11.4%의 효율까지 끌어올렸습니다.

 

저비용ㆍ친환경 소재 이용

CZTS계 태양전지의 기존방식인 3층 구조(좌)와 새로 개발한 다층구조(우) 비교 모식도. 출처: DGIST
CZTS계 태양전지의 기존방식인 3층 구조(좌)와 새로 개발한 다층구조(우) 비교 모식도. 출처: DGIST

<네이처 커뮤니케이션즈(Nature Communications)>에 게재된 이번 연구가 더 주목받은 이유는 저비용의 친환경 소재인 청동(Cu-Sn), 황동(Cu-Zn)을 이용하기 때문입니다. 이에 대량 생산에 훨씬 유리해졌습니다. 참고로 기존의 박막 태양전지(CIGS, CdTe, 페로브스카이트)는 고가의 인듐이나 중금속인 납, 유독성을 지닌 카드뮴을 이용했습니다. 

 

효율과 균일도 모두 ↑

CZTS계 태양전지의 기존방식인 3층 구조(좌)와 새로 개발한 다층구조(우)의 효율 균일도 차이 모식도. 출처: DGIST
CZTS계 태양전지의 기존방식인 3층 구조(좌)와 새로 개발한 다층구조(우)의 효율 균일도 차이 모식도. 출처: DGIST

이번 연구의 큰 성과 중 하나는 기존의 3층 구조 CZTS계 박막태양전지 전구체를 다층 구조로 바꿔 전압 특성과 균일도를 개선해 효율을 향상시켰다는 점입니다. 일반적으로 박막태양전지에 대면적 공정(Large-area process)이 적용될 경우 균일도가 떨어지는 문제가 발생하는데요. 이번 연구의 공정기술에서는 효율 뿐만 아니라 균일도 면에서도 개선되는 성과를 냈습니다.

 

연구의 공정기술 개발을 주도한 양기정 박사는 "본 성과는 상용화 단계에서 이슈가 될 수 있는 대면적 공정의 균일도 확보 방안을 제시했다"며 "건물 외벽 적용 등 다양한 분야에서 활용 가능한 차세대 태양전지의 상용화를 앞당길 수 있을 것으로 기대된다"고 전했습니다. 

 


##참고자료##

 



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