성균관대 신소재공학부 김한기 교수. [성균관대 제공]

[헤럴드경제=박혜원 기자] 성균관대 신소재공학부 김한기 교수 연구팀이 차세대 대면적 고효율 페로브스카이트 태양전지 상용화를 위한 전용 임듐주석산화물(ITO) 투명 전극 기술을 세계 최초로 개발했다고 13일 밝혔다. 기존 페로브스카이트 태양전지 연구는 주석(Sn)이 10wt.% 도핑된 ITO 투명 전극만을 사용해 최고효율 달성에 한계가 있었다.

연구팀은 페로브스카이트 태양전지 전용 ITO 투명 전극을 구현하기 위해 Co-sputtering 공정을 이용해 Sn 도판트 함량을 미세하게 조절하고 빛을 이용한 급속 열처리 기술을 도입한 ‘CE-ITO(Composition Engineered ITO)’를 개발했다.

이 전극은 2.75Ohm/sqaure의 낮은 면저항과 94%의 광투과도로 전극 교체만으로 페로브스카이트 태양전지 효율을 20.78%에서 23.35%(CE-ITO 전극)로 높였다. 또한 CE-ITO 전극에 제작된 페로브스카이트 태양전지는 일반적인 ITO에 제작된 페로브스카이트 태양전지에 비해 우수한 안정성으로 차세대 페로브스카이트 태양전지 상업화를 위한 핵심 기술을 확보했다.

연구팀은 이번 연구를 통해 초고효율 탠덤 태양전지 상용화를 앞당길 것으로 기대하고 있다. 또 차세대 우주용 초고효율 태양전지 안정성 역시 확보할 수 있다. CE-ITO 기술은 김한기 교수 실험실 스타트업 회사인 ㈜코코넛머터리얼즈를 통해 연구용 TEG 제품으로 양산을 준비하고 있으며 페로브스카이트 태양전지를 연구하는 대학, 연구소, 기업에 공급될 전망이다.

이번 연구는 과학기술정보통신부 연구재료개발확산사업 및 경기도지역협력연구센터(GRRC) 지원으로 수행됐으며, 에너지 분야 국제 학술지 어드밴스스 에너지 머티리얼즈(Advanced Energy Materials)에 지난 10일 게재됐다.