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유기/무기 페로브스카이트 태양전지의 현황과 전망

전문가 제언: ○ 현대 문명사회는 전기를 기반으로 이루어지며 이에 따른 에너지문제는 인류가 당면한 과제 중 가장 중요한 것의 하나이다. 화석연료와 원자핵발전이 가져온 재앙은 신재생에너지의 개발을 촉구하였으며, 그 대표적인 사례가 태양광을 이용한 태양전지(SC: Solar Cell)이다.

○ SC 시장은 Si 결정을 이용하는 1세대가 대부분을 점유하고 비정질 Si을 사용하는 2세대가 상용화 초기단계이다. 염료감응(Dye-sensitized)형, 유기 박막형 등의 3세대 SC가 개발단계이다. 여기서는 2009년에 시작되어 2012년 말에 획기적인 성과를 거둔 페로브스카이트를 이용한 고체 염료감응 SC 개발의 현황과 상용화 전망에 대해 소개한다.

○ CH3NH3PbI3로 대표되는 유기/무기물 금속 할로겐 화합물은 층상 페로브스카이트 구조로 광 흡수제 역할을 한다. 제조공정이 단순하고 비용이 저렴할 뿐만 아니라 변환효율이 10%를 넘었다. 할로겐 화합물의 다양성과 최적화 연구의 진전을 고려할 때 20%의 목표달성도 가능하다. 아직 연구의 초기단계이므로 광기전력의 기본 메커니즘 규명, 신물질의 개발 등 기초연구가 활발히 수행되어야 한다.

○ 태양광 산업은 발전단가가 높기 때문에 정부지원에 좌우된다. 세계적으로 태양광 발전은 독일이 가장 활발하고 이탈리아, 미국, 일본 등이 뒤를 잇는다. 연구개발도 이들 선진국이 가장 앞선다. 국가의 전폭적 지원을 받는 중국의 발전이 놀랍다. 유럽공동체는 이집트의 사막에서 태양전지로 발전한 전력을 수천㎞에 걸쳐 초전도케이블로 송전하려는 야심찬 계획도 추진 중이다.

○ 국내 태양광 산업은 유럽의 경제위기와 세계적 경기후퇴의 영향으로 수년간 어려움을 겪고 있다. 연구개발은 과학기술연구원의 태양전지 연구센터, 에너지기술연구원, 화학연구원 등의 출연연과 건국대-프라운호퍼 차세대 태양전지 연구소, 과학기술원, 광주과기원 등의 대학에서 기초 및 응용연구가 활발하다. 3세대 SC는 나노기술, 유기발광소자 디스플레이 등에서 세계적으로 우위를 보이는 국내 여건을 고려하면 상당히 경쟁력이 있을 것으로 기대된다.

저자: Pablo P Boix et al.
자료유형: 학술정보