■ 기능성 첨가제 이용으로 태양전지 내 전기 효율적 수집 가능

■ 태양전지 산업체의 기술경쟁력 향상과 생산비용 절감에 기여

■ 한국에너지기술연구원(이기우 원장) 태양광연구실의 송희은, 강민구 박사팀과 부경대학교(김영섭 총장) 인쇄정보공학과 신동윤 교수팀은 실리콘 태양전지의 효율을 상승시킬 수 있는 기능성 첨가제를 발견하고, 효율 상승의 원인을 규명했다.

○  실리콘 태양전지에서 생산된 전기는 태양전지 상부와 하부에 인쇄된 전극을 통해 수집된다. 이 과정에서 생산된 전기를 전극이 얼마나 효율적으로 이끌어낼 수 있는지가 중요한 산업적 지표로 평가받고 있다.

○  기존의 태양전지 전극용 소재의 경우, 작은 유리가루를 높은 온도에서 녹여 전극과 태양전지를 접합시키는 방법을 사용했다. 그러나 유리 자체에는 전도성이 없으므로 태양전지 내부에서 생성된 전기를 효율적으로 이끌어낼 수 없다는 문제가 있었다. 이와 함께 섭씨 800도 이상의 높은 열을 가해 전극과 태양전지를 접합해야하기 때문에 전력 소모량이 많다는 단점도 존재했다.

○  반면, 연구진은 특수한 유기 은 화합물을 첨가함으로써 태양전지 내부의 전기를 외부로 효과적으로 이끌어 낼 수 있음을 발견했다. 유기 은 화합물은 전극용 소재의 주요 성분 중 하나인 유기 용매에 쉽게 녹을 뿐만 아니라, 전기를 잘 흐르게 하는 은 나노입자들을 생성하는 성질이 있다. 또, 유기 은 화합물을 첨가제로 이용할 경우 기존보다 낮은 온도에서 전극과 태양전지를 접합해도 기존과 같은 성능을 이끌어낼 수 있다고 전했다.

■ 연구진은 이번 결과를 통해 독일, 미국 등 선진국의 실리콘 태양전지용 전극소재 산업체에 비해 비교 열세에 있는 한국 산업체의 기술경쟁력을 향상시킬 수 있다고 밝혔다. 또한 전극과 태양전지의 접합에 요구되는 온도를 낮춤으로 인해 태양전지 생산비용 절감에 이바지할 수 있을 것으로 내다봤다.

○ 태양전지 기능성 첨가제 발견은 한국에너지기술연구원이 지원하는 과제인 “50미크론 초박형 실리콘 태양전지 사업화 미래원천기술 개발”에 대한 결과이며, 이 연구 결과를 담은 논문은 세계적으로 유명한 화학 저널인 ‘ACS Applied Materials and Interfaces’의 9월호에 게재됐다.