제조된 태양전지의 구조(a) 및 물에 의한 유기박막 내부 구조 정렬 전(b) 후(c) 비교.[UNIST 제공]

[헤럴드경제=구본혁 기자] 물을 이용해 실리콘 태양전지의 제조공정은 단순화시키면서 효율은 높이는 기술이 국내 연구진에 의해 개발됐다.

울산과학기술원(UNIST) 신소재공학과 최경진 교수팀은 실리콘 태양전지의 ‘후면 분리막’(후면 전계층)의 성능을 개선하고 제조공정은 단순화하는 기술을 개발했다고 16일 밝혔다. 분리막은 태양전지의 효율을 좌우하는 중요한 전지 구성층이다. 연구진은 유기물로 이뤄진 분리막에 물을 첨가하는 방식으로 성능은 높이고 고가의 전지 제조 공정은 줄였다.

유기 박막의 전기적 특성을 조절하는 방식으로 n형·p형 실리콘 n·p 형 실리콘 태양전지에 모두에 이 박막을 쓸 수 있고 유기 물질 박막의 고질적 문제인 온도·습도 불안정성도 해결해1000시간 구동가능하다는 것이 연구팀의 설명이다.

연구팀은 유기물 강유전체 박막에 미량의 물을 첨가해 분리막의 효율을 높였다. 기름처럼 물을 싫어하는 유기 박막에 물을 첨가하면 수 마이크론(μm, 10-6) 길이의 파이버 형상 유기물 입자가 조밀하고 규칙적인 구조로 정렬된다. 미세구조가 정렬됨에 따라 전자는 끌어당기고 정공은 밀어내는 힘이 더 커져 분리막의 성능이 좋아진다.

또 전지 제조 과정 중 분리막에 ‘구멍’을 뚫는 고가의 공정이 필요없다. 분리막은 전기가 통하지 않는 물질이라 구멍을 뚫어 전자와 정공의 통로를 만들어 줘야한다. 반면 새롭게 개발된 분리막은 첨가됐던 물을 증발시켜 제거함으로써 그 자리에 구멍을 쉽게 만들 수 있다.

최경진 교수는 “이번 연구로 무기물에 한정돼 있던 실리콘 태양전지 후면 전계층 기술을 유기물로 확장했다”며 “고가의 진공장비가 필요한 무기 박막 태양전지와 달리 유기 박막을 쓸 경우 공정이 간편해져 가격경쟁력을 갖춘 태양전지를 만들 수 있을 것”이라고 전망했다.

이번 연구성과는 소재 분야 국제학술지 ‘어드밴스드 펑셔널 머티리얼즈’ 9월 13일자 온라인판에 게재됐다.

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