납이나 카드뮴없이 태양전지 효율을 높이는 기술이 국내 연구진에 의해 개발됐다.
대구과학기술원(DGIST) 에너지공학과 최종민 교수 연구팀은 울산과학기술원(UNIST) 연구진과 함께 태양전지의 전력 변환효율(PCE)을 8.26% 끌어올리는 기술을 개발했다고 12일 밝혔다.
연구팀은 친환경 태양전지 소재로 주목받는 황화은비스무트(AgBiS2) 나노결정에 화학처리를 해 전력효율을 높였다. 황화은비스무트는 기존 고효율 태양전지에 쓰이는 납, 카드뮴과 달리 유독성이 없고 원료가 풍부하다는 장점이 있다. 그러나 일정 두께 이상으로 만들면 전기가 잘 흐르지 않아 효율이 급격히 떨어지는 한계가 있었다.
이에 연구팀은 황화은비스무트에 전기가 더 잘 흐를 수 있도록 특수한 혼합구조의 박막을 개발했다. 전기가 더 잘 흐르도록 재료를 섞어 층을 만든 것이다.
그 결과, 기존보다 2배 두꺼운 65nm(나노미터) 빛 흡수층을 만들어도 성능이 유지됐으며, 태양전지의 효율이 8.26%까지 향상됐다. 이는 스마트폰을 4~5번 충전하거나, LED 전구를 2시간 이상 더 켤 수 있는 양에 해당된다.
DGIST 에너지공학과 최종민 교수는 "이번 연구는 AgBiS2 태양전지의 같은 층에서 기증자와 수용자가 함께 존재하게 함으로써 전하 확산 길이를 대폭 늘려 두꺼운 층에서도 성능이 유지되게 했다"며 "향후 이 친환경 기술이 다양한 고효율 태양전지에 적용될 수 있기를 기대한다"고 말했다.
이번 연구결과는 국제학술지 '어드밴스드 에너지 머테리얼즈'(Advanced Energy Materials)에 게재됐다.
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