일본산업뉴스요약

휘어지는 태양광전지, 낮은 비용으로 제조
도쿄대학, 칼륨을 이용해 개발

도쿄대학의 세가와(瀨川) 교수팀은 얇고 구부려지는 페로브스카이트(Perovskite)형 태양광전지를 저렴하게 제조하는 기술을 개발했다. 이용하는 희귀금속을 매장량이 풍부해 저렴한 칼륨으로 대체했다. 새로운 기술에서 빛을 전기로 변환하는 효율은 20% 이상으로 높은 성능을 유지했다. 수 년 후 실용화를 위한 약 30cm 길이의 대형 시작품 제작을 목표로 하고 있다.

-- 고성능 유지, 내구성이 과제 --
페로브스카이트형 태양광전지는 페로브스카이트라고 하는 결정 구조를 가진 특정 물질 등을 기판에 인쇄하는 것만으로 간단히 제작할 수 있다. 얇고 구부릴 수 있어 다양한 장소에서 이용할 수 있는 저렴한 차세대 태양광전지로 기대를 모으고 있다. 빛을 전기로 변환하는 재료에 지금까지는 루비듐이나 세슘 등의 희귀금속을 혼합해 변환 효율 및 내구성을 향상시켰다.

세가와 교수팀은 루비듐이나 세슘과 성질이 비슷한 칼륨에 주목. 재료에 5%의 칼륨을 혼합해 전자 현미경으로 관찰했다. 균열 등의 결합은 발견되지 않았고 전극에도 깨끗하게 접착되어 있었다. 칼륨이 포함되지 않은 재료에는 미세한 균열 등이 발생해 전자의 이동이 어려웠다.

0.2 평방센티미터의 소형 태양광전지를 시작해 분석한 결과, 변환 효율은 20.5%였다. 지금까지 페로브스카이트형 태양광전지에서 보고된 세계 최고 변환 효율은 22.7%로, 주류인 실리콘형 태양광전지에 필적하는 수치였다. 루비듐 등 고가의 희귀금속을 사용하지 않고 성능을 향상시킬 수 있다면 낮은 재료비로 인해 실용화 가능성이 높아질 것이다.

기존의 실리콘형은 대규모 태양광발전소 등에서 보급되고 있지만 제조 공정이 복잡하고 패널이 무겁다는 단점이 있어 가정에서 설치하기 위해서는 지붕을 보강할 필요가 있다.

얇고 휘어지는 페로브스카이트형은 다양한 장소에 설치가 가능. 빌딩의 벽면이나 형태가 복잡한 지붕에도 설치할 수 있다. 발전 효율이 향상되고 있는 가운데 내구성은 실용화를 위한 과제로 떠오르고 있다. 이에 따라, 세가와 교수팀은 시작품의 내구성 시험을 추진해 실용화 가능성을 모색해나갈 계획이다.

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