실리콘 따라잡은 페로브스카이트…효율 28%인데 왜 아직 못 쓰나 [카테고리 설정이 아직되어 있지 않습니다.] 차세대 태양전지인 페로브스카이트의 에너지 변환 효율이 기존 실리콘 태양전지와 비슷한 수준까지 올라왔지만, 실제 시장 진입을 가르는 승부처는 효율보다 ‘대면적 양산’이라는 진단이 나왔다. 연구실에서 구현한 고효율 태양전지를 대형 제품으로 안정적으로 생산하는 기술이 상용화의 핵심 과제로 남아 있다는 것이다.
이진욱 서울대학교 첨단융합학부 교수는 6일 서울대학교와 에너지신산업 혁신융합대학사업단이 주최하고 재단법인 기후변화센터가 주관한 제9회 ‘톡톡_Talk Talk! 탄소중립’ 토크 콘서트에서 ‘탄소중립을 위한 차세대 태양광 발전 기술’을 주제로 발표했다. 이번 행사는 ‘급증하는 전력 수요에 탄소중립 기술로 답하다: 차세대 에너지 생산·저장·활용 기술’을 주제로 진행됐다.
이진욱 서울대학교 첨단융합학부 교수/사진=클리마투스 컬리지 제공·AI 수정
10여 년 만에 효율 28%…실리콘 수준까지 추격
현재 태양광 발전의 주력 기술은 실리콘 태양전지다. 이 교수는 실리콘 태양전지가 1950년대 개발된 이후 꾸준히 효율을 높여 최근 약 28% 수준에 도달했다”고 설명했다. 하지만 소재가 흡수할 수 있는 빛 에너지를 고려하면 이론적인 효율 한계에 가까워지고 있다는 게 그의 설명이다.
이 교수는 실리콘의 한계를 넘어설 차세대 기술 가운데 하나로 페로브스카이트 태양전지를 제시했다. 2010년대 초반 개발된 페로브스카이트 태양전지는 10여 년 만에 효율이 28%까지 올라오며 실리콘 태양전지와 비슷한 수준에 도달했다. 국내 연구진이 초기 기술 개발을 주도하고 이후에도 관련 연구를 선도해온 분야다.
페로브스카이트는 기존 실리콘과 다른 특성을 가진 소재다. 이 교수는 새로운 소재와 구조를 활용해 기존 태양전지가 가진 효율 한계를 넘어서는 연구가 진행되고 있다”고 설명했다. 다만 높은 효율만으로 실제 산업화가 완성되는 것은 아니라는 점도 함께 짚었다.
효율보다 어려운 ‘대면적 양산’…산업화 경쟁 시작
핵심 과제는 연구실에서 만든 고효율 셀을 실제 시장에 공급할 수 있는 크기로 키우는 것이다. 이 교수는 연구실 수준에서 작은 태양전지를 만드는 기술과 대형 제품을 대량 생산하는 기술은 다른 차원의 기술”이라고 설명했다. 현재 연구계와 산업계가 대면적 생산 기술 확보에 집중하는 이유다.
국내에서 초기 기술 개발이 이뤄졌지만 해외 기업들도 상용화를 위한 투자에 뛰어들고 있다. 이 교수는 연구개발 성과가 국내 산업 경쟁력으로 이어지기 위해서는 생산 기술뿐 아니라 관련 산업 생태계를 함께 구축해야 한다고 말했다.
이 교수는 해외 기업들이 제시하는 타임라인을 고려하면 향후 3~5년 내 상용 제품이 나올 것으로 예측되며, 국내 기술의 산업적 경쟁력과 에너지 안보 확보를 위해 연구개발 투자뿐 아니라 국내 산업 생태계 구축을 위한 정부·부처 차원의 투자가 필요하다”고 짚었다.
이 교수는 페로브스카이트 태양전지가 실제 시장에 등장할 시점과 실리콘을 넘어 효율을 높이는 방식, 국내외 산업화 경쟁, 새로운 활용 가능성, 상용화를 위해 남은 기술적 과제에 대해서도 설명했다.
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