[데일리비즈온 김소윤 기자] 국내 연구진이 가볍고 유연한 고효율 태양전지를 개발했다. 이 전지는 실리콘 태양전지보다 적은 소재와 간단한 공정으로 만들 수 있다. 화학적으로 안정성과 내구성도 높아 주목된다.

최근 한국에너지기술연구원(KIER)은 “폴리머 기판 유연 CIGS(구리·인듐·갈륨·셀레늄 화합물) 박막 태양전지의 효율 향상 메커니즘을 발견했다”면서 “개발된 CIGS 박막 태양전지는 태양광 효율이 20.4%다”라고 설명했다. 세계 최고 효율로 알려진 스위스 EMPA의 20.8%에 근접한 수치다.

그간 유리 기판에 붙일 때 고온 성막 기술이 사용됐다. 기판의 가열 온도가 높은 이 기술의 경우 녹는 점이 낮은 폴리머 기판 적용에 활용하기 힘들고 효율이 낮아지는 문제가 있었다. 이에 연구 과정에서 기판에 붙일 때 온도를 낯추고 높은 효율(20.4%)을 유지할 수 있도록 했다.

연구진은 효율을 높이고자 필요한 알칼리 원소들을 폴리머에 주입하는 외부 알칼리 주입 기술을 접목했다. 최첨단 분석법도 적용했다. 이로 인해 외부 알칼리 주입 효율 향상 메커니즘도 알아냈다.

이들은 이번에 개발된 기술을 기반으로 향후 대면적 고속 CIGS 박막 태양전지 제조 기술, 초경량 유연 박막 태양전지 관련 소재·부품·장비 기술 등 관련 연구를 계속 진행할 방침이다.

제 1저자로 참여한 김기환 책임연구원은 이번 성과에 대해 “초경량 유연 CIGS 박막 태양전지 고효율화를 위한 표준 공정을 확립한 계기”라고 밝혔다.

공동 교신저자인 윤재호 책임연구원은 “개발된 기술로 신규 고부가가치 태양전지 제품 생산과 차세대 응용 분야를 창출해 도심 태양광발전에 기여할 수 있을 것”이라고 기대감을 전했다.

한편, 이번 연구는 과학기술정보통신부 기후변화대응기술개발사업 ‘도심 분산전원용 고성능 플렉서블 무기박막 태양전지 원천기술 개발’, 에너지연 주요 사업 ‘다기능 차세대 박막 태양전지 핵심 요소기술 개발’ 과제의 일환으로 KAIST, 이화여대, 전남대와 협력해 수행됐다. 연구 결과는 세계 최고 수준의 에너지 분야 국제 학술지 ‘나노 에너지(Nano Energy)’ 1월호에 실렸다.