페로브스카이트란 무엇인가? - 고효율 태양전지 친환경 에너지

태양광은 대표적인 친환경 에너지원으로 화석연료를 대체할 가장 주목받고 있습니다. 햇볕이 좋을 때 태양광 패널을 통해 전기를 생산합니다. 보통은 실리콘으로 만든 태양광 패널을 사용하는데, 최근 페로브스카이트란 재료로 만든 태양광 패널이 에너지 생산 효율이 더 높다고 하여 주목받고 있습니다. 어떤 재료인지 알아봅시다.

 

페로브스카이트란?

 페로브스카이트란 특정한 결정 구조를 가진 물질을 일반적으로 일컫는 말로, 태양전지 분야에서 얘기하는 페로브스카이트는 주로 유기-무기 하이브리드 물질입니다. 이 물질은 빛을 전기 에너지로 변환하는 효율이 높아 다양한 기판 위에 얇게 코팅할 수 있다는 장점이 있습니다.

 

페로브스카이트 제조방법

기본 제조 과정

1. 전구체 용액 준비: 페로브스카이트 전구체 물질을 용매에 녹여 용액을 만듭니다.
2. 코팅: 준비된 용액을 기판 위에 코팅합니다. 일반적으로 스핀 코팅 방법을 사용합니다.
3. 열처리: 코팅된 층을 열처리하여 페로브스카이트 결정을 형성합니다.

 

 

대량 생산을 위한 제조 방법

1. 롤투롤 공정: 연속적인 대면적 생산이 가능한 롤투롤 공정을 활용합니다.
2. 디핑 공정: 단순 디핑(담그기) 공정만으로도 고품질의 페로브스카이트 막을 형성할 수 있습니다.
3. 짧은 전환 시간: 대면적에서도 균일한 품질을 유지하면서 빠른 시간 내에 페로브스카이트 막으로 전환할 수 있습니다.

 

페로브스카이트 태양전지의 장단점

1. 장점

• 높은 효율: 실리콘 태양전지에 버금가는 높은 에너지 변환 효율을 보여줍니다.
• 저렴한 제조 비용: 기존 실리콘 태양전지보다 제조 공정이 간단하고, 저렴한 용액 공정을 이용할 수 있습니다.
• 유연성: 플라스틱 등 다양한 기판 위에 코팅할 수 있어 유연한 태양전지 제작이 가능합니다.
• 투명성: 일부 페로브스카이트 물질은 투명하여 건물의 창문이나 지붕에 적용할 수 있습니다.

 

2. 단점

• 안정성: 고온, 습도, 자외선 등 외부 환경에 약하여 장기적인 안정성 확보가 필요합니다.
• 대면적화: 아직까지 대면적화 기술이 완전히 확립되지 않아 상용화에 어려움이 있습니다.
• 유독성 물질: 일부 페로브스카이트 물질에 유독성 성분이 포함되어 있어 환경 문제를 야기할 수 있습니다.

 

 

 

 

 

 

 

페로브스카이트 관련 회사

페로브스카이트 판넬의 상용화에 노력하고 있는 회사들은 다음과 같습니다.

• LG에너지솔루션: 배터리 제조 기업이지만, 차세대 태양전지 기술에도 관심을 보이고 있습니다.
• OCI: 폴리실리콘 생산 기업으로, 태양광 산업에 깊이 관여하고 있으며 새로운 기술에도 투자하고 있습니다.
• 신성이엔지: 태양전지 제조 장비를 생산하는 기업으로, 페로브스카이트 관련 기술 개발에도 참여하고 있습니다.
• 한화솔루션: 한화그룹의 계열사로, 태양광 사업에 주력하고 있으며 페로브스카이트 기술 개발에 투자하고 있습니다.
• HD현대에너지솔루션: 현대그룹의 태양광 기업으로, 차세대 태양전지 기술 개발에 투자하고 있습니다.

 

맺음말

페로브스카이트로 만든 태양전지는 높은 효율과 저렴한 제조 비용이라는 강점을 가지고 있어 차세대 태양전지 기술로 주목받고 있습니다. 하지만 안정성, 대면적화 등 해결해야 할 과제들이 남아 있습니다. 앞으로 관련 기술이 더욱 발전하면 페로브스카이트 태양전지는 우리 삶에 큰 변화를 가져올 수 있을 것입니다.

 

 

UNIST, 차세대 태양전지 페로브스카이트 결함 극복 기술 개발