DGIST(총장 신성철) 태양에너지융합연구센터는 국내 최고 효율이자 세계 최고 수준에 근접한 12.3%의 광전변환효율을 가진 CZTSSe 박막 태양전지 개발에 성공했다.

CZTSSe(구리-아연-주석-황-셀레늄) 태양전지는 기존의 CIGS(구리-인듐-갈륨-셀레늄) 박막 태양전지 구성 성분 가운데 인듐과 갈륨 원소를 아연과 주석으로 대체한 태양전지다. 지구상에 부존량이 풍부한 탈희유원소를 기반으로 한 점이 주요 특징이다. DGIST 태양에너지융합연구센터 김대환 센터장 연구팀이 연구 중에 있다.

CZTSSe 박막 태양전지는 CIGS 박막 태양전지에서 사용하는 인듐과 갈륨과 같은 희유원소 기반이 아닌 아연과 주석과 같은 부존량이 풍부한 저가형 범용원소를 사용해 태양전지의 가격을 획기적으로 낮추고 상용화에 유리하다는 장점이 있어 차세대 태양전지로 주목받고 있다. 현재 CZTSSe 박막 태양전지의 세계 최고 효율은 미국 IBM에서 달성한 12.6%이다. 하지만 제작 공정 가운데 독성이 높은 하이드라진 용액을 사용한 용액 공정 기반으로 상용화에 어려움을 겪어왔다.

연구팀은 진공 스퍼터링 공정 기반의 CZTSSe 태양전지를 서강대 정현식 교수, 이화여대 조월렴 교수, 인천대 김준호 교수, 영남대 전찬욱 교수 연구팀과 지난 2012년부터 공동으로 연구하며 매년 진공 공정 최고 수준의 효율을 달성해왔다. 마침내 상용화가 용이한 진공 스퍼터링 공정을 사용하면서도 세계 최고 효율에 근접한 원천 기술 개발에 성공한 것.

DGIST 태양에너지융합연구센터 김대환 센터장은 "그동안의 어려움을 극복하며 축적된 노하우를 바탕으로 지속적인 연구를 통해 명실상부한 탈희유원소 기반 태양전지 분야 세계 최고 효율을 달성하고자 한다"며 "앞으로 2~3년 이내에 16% 수준까지 광전변환효율을 끌어올려 상용화 가능성을 높이는데 최선을 다할 것"이라고 말했다.

한편 이번 연구는 산업통상자원부 에너지기술개발사업과 미래창조과학부 DGIST 일반사업의 지원을 받아 수행됐다.

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