한국에너지공과대학교(켄텍·KENTECH)가 한국화학연구원 공동연구팀과 협업을 통해 개발에 성공한 ‘고성능 페로브스카이트 태양전지 소재’ 상용화를 눈앞에 두고 있다.
20일 켄텍에 따르면 이번 태양전지 소재 상용화는 정의혁 켄텍 교수와 전남중 한국화학연구원 공동연구팀이 ‘차세대 고성능 페로브스카이트 소재 합성용 친환경 용매 공정법 개발’에 성공함으로써 가능해졌다.
유무기 페로브스카이트 소재는 우수한 광학·전기적 특성과 초경량화, 투과도 조절.유연성이 장점이다.
이 때문에 태양전지뿐 아니라 디스플레이, 센서, 신호 변환·저장 소자 등 다양한 분야에 활용이 가능한 차세대 신소재로 주목받고 있다.
하지만 합성 공정상 인체와 환경에 유해하고 비경제적인 공정처리 용매 기반의 소재 생산이 주를 이루고 있었다.
이 같은 문제점 해결에 나선 켄텍-한국화학연 공동연구팀은 친환경 용매인 에탄올을 고품질 알파상(alpha phase) FAPbI3 페로브스카이트 미세결정 정제 과정에 도입했다.
연구 결과 에탄올로 정제된 페로브스카이트 미세결정이 다른 용매로 처리된 것보다 우수한 품질을 가짐에 따라 최종 태양전지 소자에서도 높은 성능과 재현성을 보이는 것을 확인했다.
또 친환경 용매 공정법을 적용하면 ㎏ 단위 이상의 페로브스카이트 소재 대량 생산이 가능하다는 점까지 입증함으로써 향후 상용화를 앞당길 수 있을 것으로 기대된다.
공동연구팀으로부터 기술이전을 받아 고품질 대용량 페로브스카이트 소재 상용화를 추진 중인 이창엽 LK Chem 대표는 “페로브스카이트 소재는 지구의 미래를 위한 재생에너지 해결책으로 제조 단계부터 친환경 공정을 확보하는 것은 무엇보다 중요하다”고 강조하면서 “후손들에게 깨끗한 지구를 물려주는 것은 우리의 숙명이라는 점에서 본 공정을 활용하면 세계 시장에서 보다 큰 경쟁력을 확보할 수 있을 것으로 기대한다”고 평가했다.
정의혁 켄텍 교수와 전남중 한국화학연구원 책임연구원은 “이번 연구 성과는 소재 기반 합성·공정 기술을 통해 기업의 대량생산화 교두보를 마련했다는 점에서 그 의미가 크다”고 말했다.
이번 연구는 과학기술정보통신부, 한국연구재단, 포스코청암재단 지원으로 수행됐으며, 특허 등록과 나노스케일 호라이즌(Nanoscale Horizons) 논문 게재로 우수성을 인정받았다.
조기윤 기자 freemoo1@naver.com