에너지연, 유연 양면발전 투광형 박막 태양전지 기술 개발

기사입력 : 2020년08월30일 12:00

최종수정 : 2020년08월30일 12:00

[대전=뉴스핌] 김태진 기자 = 한국에너지기술연구원은 태양광연구단이 세계 최초로 유연성과 투광성을 동시에 가진 양면수광형 CIGS 박막 태양전지기술을 개발했다고 30일 밝혔다.

CIGS 박막 태양전지는 상용 결정질 태양전지에 비해 적은 소재 사용과 간소한 공정만으로 고효율 태양전지를 제조할 수 있는 장점이 있다.

'어드밴스드 펑셔널 머티리얼즈(Advanced Functional Materials) 표지논문 으로 선정된 이미지[사진=한국에너지기술연구원] = 2020.08.30 memory4444444@newspim.com

연구단은 두께가 극히 얇은 유연한 유리 기판을 적용해 유연성과 투광성을 동시에 가지면서도 기존의 두꺼운 유리기판 상에 제조된 투광형 태양전지와 견주어도 효율 및 성능특성이 우수한 양면수광형 박막 태양전지 구현에 성공했다.

기존의 비투광형 태양전지는 단방향에서만 광흡수가 가능하거나, 태양빛을 태양전지 전·후면에서 동시 흡수해 전기를 생산하는 양면수광 구조를 구현하기 위해선 후면 광흡수층 형성을 위한 별도의 공정이 필수적이었다.

연구단은 개발한 유연 반투명 CIGS 박막 태양전지기술이 투광성에 기반해 양방향 수광이 가능함에 주목, 투광성 확보를 위해 발생이 불가피한 광흡수에 의한 출력 손실을 추가 제조공정 없이 후면수광을 통해 보완 가능함을 확인했다.

이런 성과는 알베도(물체의 표면이 태양빛을 받았을 때 반사하는 정도) 모사에 의한 변환효율 측정을 통해 검증됐다.

박주형 책임연구원(교신저자)은 "기존의 3단계 증착방법 대신 더 간소화된 단일공정 증착방법을 이용하면서도 알칼리 원소 도핑 공정 적용을 통해 수백 나노스케일의 극히 얇은 두께에서 높은 품질을 갖는 CIGS 광흡수층 막을 만들어 에너지 생산능력뿐만 아니라 유연성과 투광성이 가미된 다기능 태양전지를 개발했다"고 말했다.

한국에너지기술연구원 박주형 태양광연구단장 = 2020.08.30 memory4444444@newspim.com

과제 책임자인 에너지연 태양광연구단 윤재호 단장은 "한국형 그린뉴딜 정책에 부응하는 이번 성과는 여러 가지 기능을 융합한 다재다능한 적용성을 가진 CIGS 박막 태양전지의 개념을 구체화시킨 계기로 평가된다"며, "이번에 확보한 유연 반투명 CIGS 박막 태양전지의 핵심소재 및 공정에 대한 원천 기술로 신규 고부가가치 태양전지 제품 생산과 차세대 응용 분야 창출에 기여할 수 있을 것으로 기대한다"고 했다.

이번 연구 결과는 물리화학분야 저명 국제 학술지 '어드밴스드 펑셔널 머티리얼즈(Advanced Functional Materials)' 온라인 판에 지난달 6일 실렸다.

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