(성공사례) 차세대 태양광 기술, 페로브스카이트로 도약

전 세계 청정에너지 접근성·경제성 제고를 목표로 한 EU 지원 LOCAL-HEAT 프로젝트, 차세대 페로브스카이트 소재 개발

태양광 발전의 핵심 과제는 고성능·저비용·고신뢰성·지속가능성을 동시에 충족하는 태양전지를 구현하는 것
이러한 과제를 해결할 잠재력이 큰 반도체 소재로, 가볍고 유연하며 저렴한 태양광 패널 구현이 가능
단독 기술로 연구되기도 하지만, 기존 실리콘 기술과 결합해 활용 가능성 확대
다만, 미시적 수준에서의 형성 과정 이해와 제어가 선결 과제로 남아 있음
이에 따라, 2022년 9월 출범한 LOCAL-HEAT(Controlled Local Heating to Crystallize Solution-based Semiconductors for Next-Generation Solar Cells and Optoelectronics) 프로젝트는 박막 형성 과정에서 발생하는 국소 가열 및 결정화 과정을 규명·제어하여 고효율·고안정성 페로브스카이트 태양전지 구현을 목표로 함
프로젝트 총괄 Saliba 교수(슈투트가르트대 태양광연구소장, 율리히연구소 겸임)는 “실험실 단계에 머물던 페로브스카이트 기술을 산업적 대규모 응용으로 연결해, 전 세계적으로 청정에너지의 접근성과 경제성을 높이는 것이 우리의 비전”이라고 설명
주요 성과로는 광대역 페로브스카이트에서 개방전압 최고 수준을 달성해 핵심 품질 지표에서 진전을 보였고, 실시간 결정화 과정 모니터링을 통해 고품질 박막 성장 조건을 규명했으며, 레이저 폴리싱 기법으로 표면 품질과 소자 성능을 향상시키고, 친환경 용매를 활용해 제조 공정의 환경적 지속가능성을 높인 점이 있음

향후 연구 방향

형성된 페로브스카이트 박막에 레이저 빛을 국소적으로 조사해 성질을 조정하는 기술을 모색하여 태양전지 성능을 정밀하고 대규모로 제어할 수 있는 가능성 제시
in situ 진단 도구를 다른 조성 및 소자 구조에도 적용, 연구 범위 확대
2027년까지 페로브스카이트 결정화 과정을 심층적으로 이해하고, 이를 성능·안정성 향상에 활용하는 것이 목표
Saliba 교수는 “대면적 태양전지 모듈(단일·다층 페로브스카이트 기반) 산업화 지원에 필수적 지식이 될 것”이라고 덧붙임
친환경 용매 시스템, in situ 진단 기술, 레이저 기반 표면 처리 등은 연구자·제조업체 모두를 위한 종합적 도구 상자 제공 전망
LOCAL-HEAT 프로젝트는 기초 과학적 통찰과 산업 확산형 방법론을 연결하여 차세대 페로브스카이트 태양전지의 과학적 발전과 상용화를 동시에 가속화하는 데 주력