비할로겐 용매를 사용하여 제작한 대면적 유기 태양전지 불투명(왼쪽), 투명(오른쪽) 모듈.[GIST 제공]

[헤럴드경제=구본혁 기자] 광주과학기술원(GIST)은 차세대에너지연구소가 개발한 대면적 유기 태양전지가 비할로겐 용매 모듈 분야에서 세계 최고 효율을 달성, 국내 유일 태양전지 효율을 측정하는 KOLAS(한국인정기구)의 공식 인증을 받았다고 밝혔다.

차세대에너지연구소 강홍규 책임연구원과 이광희 교수 공동연구팀은 인체 및 환경에 유해한 기존 할로겐 용매 대신 비할로겐 용매를 사용한 모듈 제작 기술을 통해 유기 태양전지 모듈 약 200 cm2 크기에서 12% 효율을 달성했다.

유기 태양전지는 기존 실리콘 태양전지에 비해 제작 비용이 저렴할 뿐만 아니라 가볍고 유연하며 투명하다는 장점이 있다.

특히 저조도 환경에서도 발전(태양광을 전력으로 변환)할 수 있어 기존 실리콘 태양전지의 하루 평균 최대 발전 시간(약 3.5시간)보다 더 오래(약 5시간) 발전이 가능해 약 13% 효율만으로도 이미 상용화된 실리콘 태양전지와 유사한 연간 발전량을 확보할 수 있다.

기존 유기 태양전지 모듈은 크기가 커질수록 낮은 효율성과 클로로벤젠, 디클로로벤젠 등 독성이 강한 할로겐 유기 용매 사용으로 인해 작업자의 건강에 악영향을 미칠 뿐만 아니라 발생하는 증기나 부산물로 환경이 오염될 수 있어 상용화에 큰 어려움이 있다.

비할로겐 용매로 제작된 유기 태양전지는 향후 기존 실리콘 태양전지의 1/10 수준에 해당하는 저렴한 제조 비용과 유연한 필름 형태로 다양한 장소에 시공이 가능하다는 장점이 있어 태양광 활용 및 기술 발전에 크게 기여할 것으로 기대된다.

연구팀은 비할로겐 용매로 공정 최적화를 통해 현재 약 14% 이상의 모듈 효율을 달성해 추가 인증 절차를 추진할 예정이다.

강홍규 책임연구원은 “독일의 경우, 국가의 지속적인 R&D 지원과 투자를 통해 10% 미만 효율임에도 상용화하여 국내 대기업 건물에 실증을 추진하고 있다”며, “우리나라도 더 늦기 전에 대면적 유기 태양전지 모듈 제조를 위한 상용화 R&D 투자와 관련 지원 정책의 재검토가 필요하다”고 말했다.