전남대학교는 3일 "전남대 공과대학 신소재공학부 김진혁 교수 연구팀(광전자 박막 연구실)이 국내 최고 수준인 9.24%의 광전변환 효율을 갖는 스퍼터 기반 Cu2ZnSnS4계 박막 태양전지를 개발했다"고 밝혔다.
한국에너지기술연구원(원장 이기우) 태양광연구실 윤재호 박사 연구팀(실장 조준식)과 연계 협력연구를 통해 얻어낸 이 연구결과는 현재 사용되고 있는 구리·인듐·갈륨·황·셀레늄(CIGS) 박막태양전지의 단점을 보완한 것이어서 초저가 상용화에 대한 기대를 높이고 있다.
‘CIGS 박막태양전지’의 경우 주원료인 인듐(In)과 갈륩(Ga)의 부존량이 적고 값이 비싸 대체물질 필요성이 꾸준히 제기돼왔는데, 김 교수팀은 아연(Zn)과 주석(Sn)을 사용함으로써 그 문제점을 해결했다.
김 교수팀은 이 연구에서 스퍼터 방식으로 구리(Cu)와 아연(Zn), 주석(Sn)을 겹겹이 쌓아 전구체를 제조한 후 그 전구체를 급속 열처리해 태양빛을 흡수하는 ‘흡수층 합성 기술’을 통해 9.24%라는 높은 효율을 달성했다.
이 변환효율은 스퍼터링 방법을 이용한 태양전지 효율 중 국내에서 가장 높은 기록이며 세계 최고효율에도 1% 차이밖에 나지 않는다.
특히 이 기술은 강한 독성을 갖는 황화수소(H2S)나 셀레늄화수소(H2Se) 가스 대신 셀레늄(Se)과 황(S) 분말만을 사용하는 친환경 공법을 사용하고 있다는 점에서 관심을 끈다.
김진혁 교수팀은 지난 2012년 산업통상자원부 한국에너지기술평가원으로부터 '미래 선도 인력양성 과제(GET-Future 연구실 사업)'에 선정돼 Cu2ZnSnS4 기반 화합물 박막태양전지의 효율증대를 위한 연구를 수행하던 중 이같은 연구 성과를 냈다.
김진혁 교수는 "이번 연구성과가 박막태양전지 시장 창출을 앞당기는 데 크게 기여할 것“이라면서 ”이를 바탕으로 국내·외 많은 연구기관 및 학교와의 협력관계를 구축해 보다 높은 효율을 갖는 박막태양전지를 개발하겠다“고 말했다.
