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| (사진=일본산업기술종합연구소) |
[알파경제=(고베)우소연 특파원] 일본 산업기술종합연구소(AIST)의 칸다 히로유키 주임연구원 연구팀이 페로브스카이트 태양전지의 고질적인 문제인 열화 현상을 억제하는 기술을 개발했다. 이번 연구 결과는 영국 과학 학술지 ‘네이처 커뮤니케이션즈’에 게재되며 학계의 주목을 받고 있다고 니혼게이자이신문(니케이)이 23일 전했다.
페로브스카이트 태양전지는 기존 실리콘 태양광 패널보다 얇고 유연하다는 장점이 있다. 이러한 특성 덕분에 건물의 벽면이나 차량 지붕 등 다양한 곡면에 설치가 가능해 태양광 발전의 활용 범위를 넓힐 것으로 기대된다. 다만, 열과 수분에 취약한 낮은 내구성이 상용화의 걸림돌로 지적되어 왔다. 현재 실리콘 패널과 같은 20년 이상의 수명을 확보한 제품은 아직 시장에 등장하지 않은 상태다.
연구팀은 태양전지를 구성하는 막 중 하나인 ‘정공 수송층’에 주목했다. 분석 결과, 정공 수송층을 구성하는 물질이 고온 환경에서 확산하며 태양전지의 성능 저하를 유발한다는 사실을 밝혀냈다. 이에 연구팀은 열에 의한 확산이 일어나지 않는 새로운 재료로 정공 수송층을 대체하는 방식을 택했다.
개선된 태양전지의 성능은 실험을 통해 입증됐다. 섭씨 85도의 환경에서 2400시간 동안 발전 효율을 관찰한 결과, 효율 감소가 나타나지 않았다. 반면 기존 정공 수송층을 사용한 태양전지는 수십 시간 만에 변환 효율이 1% 미만으로 급격히 악화되는 양상을 보였다.
연구팀은 지난 2025년 6월부터 이바라키현 쓰쿠바시에 위치한 산총연 부지에서 야외 실증 시험을 진행 중이다. 현재까지 여름과 겨울을 거치며 계절적 요인에 따른 발전 효율 저하는 확인되지 않았다. 연구팀은 향후 1년간의 성능 변화를 지속적으로 검증할 계획이다.
산업기술종합연구소 측은 이번 성과를 바탕으로 기업과의 공동 연구를 추진할 방침이다. 장기적인 사용이 가능한 페로브스카이트 태양전지를 상용화하는 것이 최종 목표라고 연구팀은 전했다.
알파경제 우소연 특파원(wsy0327@alphabiz.co.kr)
