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집광제 페로브스카이트가 태양전지 산업을 바꾸다

전문가 제언: ○ 지구환경 이상과 에너지 위기 해결을 위한 인류의 노력은 신재생에너지 기술개발 열기를 더해가고 있다. 이러한 가운데 친환경기술이며 무한한 태양에너지를 이용하려는 태양전지산업은 실리콘 태양전지의 경제성 부족에 여러 가지로 대처하고 있다. 박막기술을 비롯한 양자점 태양전지, 다중 여기자 생성, 낮은 띠 간격의 광자를 사용하려는 업컨버전 기술 등 각종 첨단기술이 개발되고 있다.

○ 실리콘 태양전지를 대체할 수 있다고 기대되는 기적의 재료인 페로브스카이트 기술이 등장하여 2~3년 만에 이미 실험실적으로 파워변환효율이 15%를 넘고 있어 관련업계를 열광시키고 있다. 이 고흡광성 직접 띠 간격의 무기-유기하이브리드 반도체 이온결정은 세상에 알려진지 이미 100년이 지났어도 액체전해질에 용해되어 쓸모없다고 버려진 상태였다.

○ 염료감응 태양전지의 세계적 개척자인 성균관대의 박남규 교수와 김희순 등 그의 자랑스러운 연구팀이 액체전해질 대신에 고체상태 전도성고분자를 사용하여 2012년 변환효율 9.7%를 달성했다. 페로브스카이트를 다시 살린 것이다. 이로부터 페로브스카이트 열풍이 세계를 덮기 시작하였다. 2013년 한국화학연구원의 노준홍, 성균관대 석상일 등은 정공수송재료(HTM)의 낮은 전하이동도를 개선한 기술로 변환효율 10.4%를 보고하여 세계를 선도하기 시작하였다. 박남규 교수는 페로브스카이트의 놀라운 성능 원천을 세계 최초로 전하축적에서 발견하였다.

○ M. Graetzel를 포함한 S. Kazim, S. Ahmad 등 이 글의 저자들은 페로브스카이트 태양전지를 구성하는 각 성분들의 최신기술을 집중 설명하고 제조방법의 혁신적 발전을 명쾌하게 설명함과 동시에 금후의 전망도 피력하고 있다. 한국은 석유가 나지 않아 힘들게 번 막대한 외화를 원유라는 에너지 수입에 소진하고 원자력발전이 더 이상 도움 되기 힘든 상황에 처해있다. 우리는 실리콘 태양전지 연구에는 비록 늦게 참여하였으나 세계 에너지 위기를 해결할 이 기술개발 경쟁에서 한국을 살릴 수 있는 축복받은 기술의 실용화에 온 국력을 쏟아 부어야 할 것이다.

저자: Samrana Kazim et al
자료유형: 학술정보