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| △ 슬롯다이코팅 공정을 이용해 제작된 페로브스카이트 필름 표면. 정육면체 형태의 잘 성장된 페로브스카이트 결정을 확인할 수 있다(오른쪽 위) |
차세대 태양전지 저가격 대면적 제작 기술 개발
광주과기원 김동유 교수 "페로브스카이트 태양전지 상용화 초석"
(서울=연합뉴스) 이주영 기자 = 한국과 호주 공동연구진이 실리콘 태양전지를 대체할 후보로 꼽히는 페로브스카이트 태양전지를 값싸게 넓은 면적으로 제작하는 기술을 개발했다.
광주과기원(GIST) 김동유 교수와 호주 국립과학원 박두진 박사팀은 10일 금형 판(슬롯다이) 사이로 용액을 주입해 공급 물질을 일정 두께의 박막으로 만드는 슬롯다이코팅 공정으로 페로브스카이트 박막을 만들고 플라스틱 기판 위에 전자소자를 만드는 롤투롤 공정으로 대면적 페로브스카이트 태양전지를 제작했다고 밝혔다.
페로브스카이트는 빛 흡수성이 우수하고 광전변환효율이 높을 뿐 아니라 물질 원가가 저렴하고 용액공정이 가능해 기존 실리콘 태양전지를 대체할 저비용-고효율 차세대 태양전지 소재로 주목받고 있다.
그러나 페로브스카이트 태양전지 연구는 현재 초기단계로 고효율 소자 제작과 기초 구동원리 등에 연구가 집중돼 소형-소량 생산에 적합한 스핀코팅 공정으로 생산될 뿐 대면적-대량생산 등 상용화를 위한 연구는 거의 진행되지 않고 있다.
연구진은 이 연구에서 페로브스카이트 박막 제작에 처음으로 슬롯다이코팅 공정을 도입하고 질소가스로 기판 온도를 조절해 페로브스카이트 결정 크기가 수 마이크로미터(㎛=100만분의 1ｍ)로 균일한 필름을 만드는 데 성공했다.
이렇게 제작한 페로브스카이트 태양전지는 광전변환효율 12% 정도로 스핀코팅으로 만든 것과 비슷한 수준을 보였다.
연구진은 또 페로브스카이트 태양전지 소자 제작에 필요한 모든 세부조건을 롤투롤(roll-to-roll) 공정에 그대로 적용해 기존 연구용 소자(0.1㎠)보다 400배 큰 40㎠의 대면적 페로브스카이트 태양전지 모듈을 제작했다.
김동유 교수는 "이 연구는 고효율 페로브스카이트 태양전지를 저렴하게 대면적으로 생산하는 게 가능하다는 것을 보여준 사례"라며 "페로브스카이트 태양전지의 상용화를 앞당기는 초석이 될 것으로 기대한다"고 말했다.
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