| 저원가 태양광발전 핵심기술인 페로브스카이트 태양전지 개발 | ||
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 최근, 상하이교통대학 재료과학·공학학원 금속복합재료 국가중점실험실 한리위안(韓禮元) 교수팀은 경제적이고 참신한 방법으로 두께가 매미 날개의 1/10인 대면적 페로브스카이트 박막을 개발하였다. 이는 대규모 저원가 태양광발전을 실현할 수 있는 토대가 된다. 관련된 연구 논문은 "A solvent-and-vacuum-free route to large-area perovskite films for efficient solar modules"(무용매 비진공 조건에서의 대면적 페로브스카이트 박막 및 고효율 태양전지 모듈 제조)란 제목으로 최근 국제저명학술지 "Nature"에 온라인으로 게재되었다. 동 페로브스카이트 태양전지가 산업화될 경우 정부 정책지원이 없이도 시장에서 주류를 이루는 발전 방식이 될 수 있다. 현재 "광전효과"를 이용하여 발전하는 태양전지는 일반적으로 실리콘 재료가 사용된다. 실리콘 전지는 광전에너지 전환효율은 높지만 제조비용이 비싸다. 뿐만 아니라 제조과정에 대량의 화석에너지를 소비하는 동시에 환경오염성 화학물질도 배출한다. 페로브스카이트 재료는 2009년에 처음으로 태양광발전에 응용된 후 실험실에서 누차 광전 전환효율 한계를 갱신하였다. 현재 광전에너지 전환효율은 22.1%에 도달하여 다결정 실리콘 태양전지 수준을 초과하였다. 아울러 태양광발전 원가는 실리콘 전지에 비해 낮아 태양광발전 분야에서 경쟁력을 보유한 저원가 태양광발전을 구현할 수 있는 가장 유력한 기술로 평가된다. 실용화 요구를 만족시키는 태양전지 획득에 있어 핵심부분인 페로브스카이트 박막의 면적이 충분히 넓고 품질도 받침되어야 한다. 그래야만 전지의 월등한 광전에너지 전환효율을 보장할 수 있다. 현 단계에서 제조 가능한 인증효율이 20% 이상인 페로브스카이트 태양전지 면적은 겨우 쌀알만 한 크기의 0.04 ~0.2cm2 밖에 안 된다. 기존의 페로브스카이트 박막 제조 기술의 문제점은 면적이 커질수록 결함이 더 쉽게 발생하고 따라서 전지의 효율이 더 떨어진다는 점이다. 이러한 문제를 해결하기 위해 연구팀은 제조공법과 방법에 대한 혁신을 통해 두께가 엷은 고품질 박막을 획득하였다. 또한, 면적이 더 큰 박막을 제조하는 과정에 1차적 성형 압력보조 제조방법을 사용하여 압력을 제어하는 방식으로 액체재료를 평판 기저에 코팅함으로써 균일하게 분포된 액체 박막을 획득하였다. 연구팀은 대면적 고품질 페로브스카이트 박막 제조 기술을 토대로 유효면적이 36.1cm2 달하는 페로브스카이트 전지 모듈을 개발하였다. 동 모듈은 국제인증기구로부터 최초로 12.1% 인증효율을 발부받았는데 이는 대면적 페로브스카이트 모듈로는 세계 최초 기록이다. 해당 성과로 말미암아 페로브스카이트 태양광발전 기술이 실험실로부터 대규모 산업화로 이어질 가능성이 열렸다. 향후 연구팀은 소면적 고효율 부품 제조 기술을 해당 모듈에 응용하여 기존 실리콘 태양전지와 맞먹는 모듈 효율을 달성한다는 계획이다. 또한, 페로브스카이트 전지의 안정성에 대한 심층 연구에 매진하여 동 모델 전지의 상업화에 박차를 가할 예정이다. 정보출처 : http://www.stcsm.gov.cn/xwpt/kjdt/350742.htm |
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