디지스트, ‘차세대 박막태양전지’ 효율 높일 핵심원리 규명

국내 연구진이 미래 친환경 에너지원인 ‘차세대 박막태양전지’ 효율을 높일 수 있는 핵심 원리를 규명했다. 차세대 박막태양전지 산업과 태양광 기술 발전에 이번 성과가 크게 기여할 것으로 기대된다.

강진규 박막태양전지연구센터 센터장(오른쪽 앞), 김대환 책임연구원(왼쪽 앞)과 연구진. 디지스트 제공

디지스트(대구경북과학기술원·DGIST)는 15일 강진규 박사 연구팀이 CZTS 박막태양전지 공정 과정에서 광 흡수층 합성에 필요한 입자 성장을 촉진하는 ‘액상(L-CTSe)’을 발견했다고 밝혔다.   ‘CZTS 박막태양전지’는 가격이 저렴하고 독성이 거의 없는 구리, 주석, 아연이 구성 원소인 CZTS계 화합물을 광 흡수층 물질로 활용한 전지다. 고가의 인듐, 갈륨이 구성 원소인 CIGS 박막태양전지나 유독성 중금속인 납을 포함한 페로브스카이트와는 달리 대량 생산이 쉽다는 게 장점이다.

연구팀은 액상을 포함한 박막 내부에서 구리, 주석, 아연, 황, 셀레늄으로 구성한 여러 크기의 입자들을 관찰했다. 그 결과 작은 입자들이 액상에 녹아 큰 입자들과 결합하면서 더욱 큰 입자로 성장해 광전변환효율(빛에너지를 전기에너지로 변환)을 좌우하는 데 기여하고 있음을 처음으로 규명했다.

김대환 박막태양전지연구센터 책임연구원은 “액상이 식으면서 발생하는 고체 상태인 잔류물질이 입자 경계에 일부 존재하는 것을 확인했다”며 “추가연구를 통해 이를 제거할 경우 소자 효율을 더욱 향상할 수 있을 것”이라고 말했다.

김세윤, 손대호 연구원이 주저자로 참여한 이번 연구성과는 최근 에너지 분야 국제학술지인 ‘어드밴스드 에너지 머티리얼즈’ 표지논문으로 게재됐다. 이 연구는 산업통상자원부 산하 한국에너지기술평가원이 지원한 ‘범용무독성 광흡수층 기반 플렉시블 무기 박막태양전지개발’ 과제로 수행됐다.

대구=김덕용 기자 [e-mail]