성균관대 김한기 교수팀, 차세대 반투명 페로브스카이트 태양전지 기술 개발

반투명 페로브스카이트 태양전지 구조 및 투명 전극 개략도. (출처=성균관대학교)

성균관대학교는 신소재공학부 김한기 교수 연구팀이 차세대 반투명 페로브스카이트 태양전지 구현을 위한 투명 캐소드 제조 기술을 개발했다고 7일 밝혔다.

반투명 페로브스카이트 태양전지는 효율이 높아 차세대 건물 외장 유리인 건물 일체형 태양광(BIPV)이나 자동차 유리에 적용이 가능할 것으로 기대를 모으고 있다. 하지만 투명 전극 캐소드 기술의 한계로 실험실 수준의 연구 결과만 보고되는 상황이다.

김 교수팀은 기존 반도체·디스플레이 양산 공정에 사용되고 있는 스퍼터 기술을 응용한 ‘LFTS(Linear Facing Target Sputtering)’ 기술을 이용했다.

이를 통해 플라즈마 데미지 없이 반투명 페로브스카이트 태양전지를 제조할 수 있는 기술을 개발했으며, 특허 출원을 완료했다.

기존 스퍼터 기술을 이용한 ITO(Indium Tin Oxide) 전극 기술은 플라즈마 데미지뿐만 아니라 공정 온도를 높여야 하는 문제가 있었다.

ITO 전극 기술은 디스플레이/태양전지를 제작하기 위해 투명하면서 전기가 통하는 전극이 필요하다.

연구팀은 상온에서도 투명 전극 특성을 나타내는 아연과 주석을 동시에 ‘In2O3’ 산화물 반도체에 도핑시켜 제작한 비정질 투명 전극 물질 소재(InZnSnO)와 LFTS를 적용했다.

김한기 교수는 “향후 반투명 페로브스카이트 태양전지를 생산하는 데 있어서 핵심 기술이 될 것”이라며 “대면적 반투명 페로브스카이트 태양전지 구현을 위한 핵심 기술을 국내 연구진이 확보한 것에 의의가 있다”고 말했다.

한국전력 사외 과제 지원, 한국전력연구원과 공동으로 이뤄진 이번 연구의 결과는 국제학술지 ‘나노 에너지(Nano Energy)’ 1월 온라인판에 게재됐다.

류용환 기자 fkxpfm@viva100.com