납·카드뮴 안 쓰는 친환경 태양전지 효율 8.26% 높였다

대구경북과학기술원(DGIST)는 에너지공학과 최종민 교수팀이 울산과학기술원(UNIST) 연구진과 함께 친환경 태양전지 전력 변환 효율(PCE)을 기존 대비 8.26%까지 끌어올리는데 성공했다고 12일 밝혔다.

황화은비스무트(AgBiS2) 나노결정은 최근 친환경 태양전지 소재로 주목받고 있다. 기존 고효율 태양전지는 납, 카드뮴같은 유해 중금속을 포함하고 있어 환경오염 문제가 있었지만, 황화은비스무트는 유독성이 없고 원료가 풍부하다는 장점이 있다. 그러나 일정 두께 이상으로 만들면 전기가 잘 흐르지 않아 효율이 급격히 떨어지는 한계가 있었다.

이를 해결하기 위해 연구진은 전기가 더 잘 흐를 수 있도록 특수한 혼합 구조의 박막을 개발했다. 전기가 더 잘 흐를 수 있도록 재료를 섞어 층을 만든 것이 이 기술의 핵심이라는 설명이다.

연구팀에 따르면 황화은비스무스 나노결정에 화학 처리를 가해 한 층에 서로 다른 성질(기증자, 수용자)을 부여했고, 이를 통해 내부에서 전기가 더 효율적으로 이동할 수 있도록 했다.

그 결과, 기존보다 두 배 두꺼운 65nm(나노미터) 빛 흡수층을 만들어도 성능이 유지됐으며, 태양전지 효율이 8.26%까지 향상됐다. 이는 스마트폰을 4~5번 충전하거나, LED전구를 2시간 이상 더 켤 수 있는 양이다. 최종민 교수는 "향후 이 친환경 기술이 다양한 고효율 태양전지에 적용될 수 있기를 기대한다"고 말했다.

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