한국에너지기술연구원이 세계 최초로 유연성과 투광성을 동시에 가지는 양면수광형 CIGS 박막 태양전지 기술을 개발했다고 1일 밝혔다.

CIGS 박막 태양전지는 상용 결정질 태양전지에 비해 적은 소재 사용과 간소한 공정만으로 고효율 태양전지를 제조할 수 있는 장점이 있다. 다른 유기계 차세대 태양전지와 달리 화학적으로 매우 안정적이고 내구성도 높다.

최근 결정질 실리콘 태양광 모듈의 가격 하락으로 인해 CIGS 박막 태양전지의 기술개발 방향이 건축물 일체형 또는 부착형 태양광(BIPV, BAPV)으로 대표되는 도심형 다기능 친환경 에너지원 시장으로 바뀌고 있다.

최근 딱딱하고 무거운 유리 기판을 이용하는 전통적인 CIGS 박막 태양전지가 아닌, 초경량 유연 기판을 적용해 효율은 유지하면서도 응용성을 극대화하는 연구와 함께 상대적 효율은 조금 낮추더라도 투광성을 갖도록 설계해 기능을 추가하는 연구개발이 세계적 추세이다.

태양광연구단은 두께가 극히 얇은 유연한 유리 기판을 적용해 유연성과 투광성을 동시에 가지면서도, 기존의 두꺼운 유리기판 상에 제조된 투광형 태양전지와 견주어도 효율 및 성능특성이 우수한 양면수광형 박막 태양전지 구현에 성공한 것이다.

기존의 비투광형 태양전지는 단방향에서만 광흡수가 가능하거나, 태양빛을 태양전지 전·후면에서 동시에 흡수하여 전기를 생산하는 양면수광 구조를 구현하기 위해 후면 광흡수층 형성을 위한 별도의 공정이 필수적이었다.

연구단은 금번 개발한 유연 반투명 CIGS 박막 태양전지기술이 투광성에 기반하여 양방향 수광이 가능함에 주목, 투광성 확보를 위해 발생이 불가피한 광흡수에 의한 출력 손실을 추가 제조공정 없이 후면수광을 통해 보완 가능함을 확인했다.

연구개발 성과는 국내에서 유일하게 신뢰성 있는 차세대 태양전지 성능·효율 측정 및 평가 인프라를 보유한 에너지연 태양광연구단에서 알베도* 모사에 의한 변환효율 측정을 통해 검증됐다.

태양광 소재·부품·장비 이슈 해결을 위한 산학연 협력의 중심기관인 한국에너지기술연구원은 태양광 전 가치사슬영역에 걸쳐 기관이 보유한 국내 최고기술과 인프라를 활용해 수요대응에 용이하며, 고부가가치를 지닌 도시형 태양광 차세대 태양전지 원천기술 개발에 주력하고 있다.

한편 이번 연구결과를 물리화학분야 저명 국제 학술지인 Advanced Functional Materials에 게재, 해당논문은 학문적으로 뛰어난 우수성을 인정받아 inside front cover로 선정됐다.

[전국매일신문] 대전/ 정은모기자
J-em@jeonmae.co.kr

대전/ 정은모기자 다른기사 보기