전남대, 새로운 구조의 박막태양전지 개발

[헤럴드경제(광주)=서인주 기자] 전남대학교 신소재공학부 김진혁 교수팀이 GIST, 한국에너지기술연구원과 함께 새로운 구조의 박막태양전지를 개발해 주목받고 있다.

대부분 CZTSSe(구리-아연-주석-황-셀레늄) 태양전지의 광 흡수층을 개선해 효율을 향상하는 노력을 하는 데 반해, 김진혁 교수팀은 태양전지의 투명전극 층을 개선하는 것으로도 광전변환효율을 크게 향상할 수 있음을 증명하며 화제가 됐다.

연구팀은 기존 CZTSSe 태양전지의 투명전극을 개선해 광전변환효율을 8.33%에서 10.67%로 크게 향상했다. 투명전극은 투명하면서도 전도성이 있는 물질인데, 기존 태양전지의 투명전극 층으로 사용됐던 ‘알루미늄이 첨가된 산화아연(ZnO:Al)/산화아연(ZnO) 구조’를 ‘마그네슘과 갈륨이 첨가된 산화아연 (MgGaZnO)/리튬이 첨가된 산화그래핀 (graphene oxide:Li) 구조’로 대체했다.

해당 연구는 기존 연구의 틀에서 벗어난 새로운 방법을 제시했다는 평가를 받고 있다.

연구팀은 스퍼터링(sputtering) 공정에서 용액 공정을 통해 플라즈마에 의한 손상을 줄였으며, 광학적이고 전기적 특성이 우수한 투명 전극층을 동시에 적용해 뛰어난 특성을 갖는 새로운 투명전극 조합을 제시했다.

CZTSSe 박막 태양전지는 현재 상용화에 접어든 CIGS(구리-인듐-갈륨-황-셀레늄) 박막태양전지의 인듐(In)과 갈륨(Ga)의 희소성에 따른 가격 문제를 해결할 대체재로 현재 연구가 활발하게 진행되고 있다.

공동연구 논문은 재료공학 분야 국제저명학술지인 스몰(Small, IF=13.3)에 실렸으며, 특별히 6월호 표지를 장식했다.

김진혁 교수는 “이번 연구와 같은 새로운 시도를 통해 태양전지 분야에 있어 구조적 변화를 가져올 것으로 기대된다" 면서 "고효율은 물론 경제성까지 갖는 태양전지를 개발하는데 앞으로도 노력할 것”이라고 밝혔다.