전남대 홍창국 교수팀

차세대 고효율 태양전지 대량생산 소재 개발

전남대학교 홍창국 교수 연구팀(화학공학부)이 차세대 태양전지로 주목받고 있는 페로브스카이트 태양전지의 상용화 및 대량생산에 적용할 수 있는 새로운 고효율 전극소재를 개발했다.

페로브스카이트 태양전지는 저비용, 고효율 차세대 태양전지로 상업화 및 대량생산에 거의 도달한 것으로 평가되고 있으나, 전지 제작을 위한 복잡한 공정조건과 낮은 내구성, 안정성 등이 걸림돌로 지적돼 왔다.

홍 교수팀은 내구성과 열적 안정성 문제를 해결하기 위해 세슘(Cs) 기반의 무기 페로브스카이트 소재를 도입했며, Tb(terbium)을 사용한 표면처리 기술을 개발해 작동 안정성을 획기적으로 개선했다.

실제로 개발된 소재로 제작된 태양전지는 고온고습(85oC/85%) 조건에서 1,000시간 후에도 90%이상의 효율을 보였으며, 20cm2의 대면적 모듈에서도 10.94% 이상의 높은 효율을 나타냈다.

또한, 개발된 소재는 연구팀에서 자체 개발한 친환경 air-processed 공정을 사용하면, 낮은 공정온도에서 용매를 사용하지 않고 저비용으로 태양전지를 생산할 수 있어서 대면적과 대량생산에 매우 적합한 것으로 나타났다.

연구팀은 개발된 전극소재를 사용해 대용량 태양전지 제작 및 상용화를 위한 연구를 진행하고 있다.

이 연구결과는 관련학계 저널인 2022년 7월자 ‘Advanced Materials’(영향력 지수 32.086)에 게재됐다.