국내 연구진, 박막 탠덤 태양전지 세계 최고 효율 달성

차세대 태양광 발전의 핵심 기술로 꼽히는 박막 탠덤 태양전지 분야에서 국내 연구진이 세계 최고 효율을 달성하며 기술 주도권 확보의 전환점을 마련했다. 서울대와 한국과학기술연구원(KIST) 공동연구팀은 페로브스카이트/CIGS 탠덤 태양전지에서 26.3%의 광발전성능을 구현해, 미국 국립재생에너지연구소(NREL) 공식 차트에 등재됐다고 밝혔다.

이번 성과는 기존 독일 연구소 최고 기록(24.6%)을 1.7%p 뛰어넘는 수치다. 연구팀은 거친 표면의 CIGS 하부 셀 위에 페로브스카이트 상부 셀을 안정적으로 적층할 수 있는 특수 소재와 공정을 개발했으며, KIST는 두 셀을 연결하는 중간층을 최적화해 에너지 손실을 최소화했다. 이를 통해 각 셀의 전류 균형과 광전류를 향상시켜 필팩터(FF)도 3.1%p 개선됐다.


페로브스카이트/CIGS 박막 탠덤 태양전지는 가볍고 유연해 건물 외벽, 창문, 자동차 지붕, 드론, 우주항공 등 기존 실리콘 태양전지가 적용되기 어려웠던 분야에서도 활용 가능성이 크다. 연구팀은 저밴드갭 CIGS 하부 셀의 밴드갭 분포를 정밀하게 조절해 전압 손실을 억제하면서 높은 광전류를 달성했고, 페로브스카이트 상부 셀의 밴드갭 최적화를 통해 광전류를 기존 대비 8.4% 향상된 20.88mA/cm²까지 끌어올렸다.


정증현 KIST 박사는 “최고 수준의 효율을 달성하면서도 기존 실리콘 기반 기술로는 어려웠던 건물, 자동차, 우주항공 등 다양한 분야에 적용 가능한 박막 탠덤 기술의 잠재력을 입증했다”고 평가했다. 김진영 서울대 교수는 “이번 NREL 차트 등재를 계기로 한국이 해당 분야 주도권을 확보하고, 다소 정체됐던 기술 개발 속도를 가속화하는 전환점이 될 것”이라고 밝혔다.