한국화학연구원(원장 김재현) 류병환·정선호박사 연구팀은 CI(G)S 박막 태양전지의 제조단가를 획기적으로 낮출 수 있는 원천 소재 기술을 개발하여 에너지소재/소자 분야에서 저명한 과학 전문지인 ‘Energy and Environmental Science’ 온라인판(2012년 4월 20일)에 게재되었다고 밝혔다.

※ 논문명 : An 8.2% efficient solution-processed CuInSe2 solar cell based on multiphase CuInSe2 nanoparticles
※ CI(G)S : Cu(In, Ga)Se2

류병환·정선호 박사 연구팀은 태양전지용 CI(G)S 광흡수층 제조에 기존의 진공증착 기술을 대체할 기능성 나노입자를 이용한 용액공정 기술을 개발함으로써, 현재 보고된 나노입자 기반의 CI(G)S 박막 태양전지 중 최고 효율을 달성하였다. 나노입자 기반 CI(G)S 박막 태양전지의 기존 최고효율은 5.5%.

기존 CI(G)S 박막 태양전지는 효율은 높지만 진공증착기술 이용으로 공정단가가 비싸고 대면적화에 어려움이 있다.

이번 연구를 통하여 공정비용이 높은 진공증착 대신에 저가의 원료물질을 이용하여 기능성 나노입자 기반 액상소재를 제조하고, 이를 단순한 용액공정으로 기판 위에 코팅하고 열처리함으로써 치밀한 미세구조의 광활성층을 제작하는 기술을 개발하였다.

특히 이번 연구 성과는 값싸고 독성이 없는 원료물질을 이용한다는 특징을 가지고 있으며, 이를 통해 광활성층의 결정성, 화학조성 및 치밀 미세구조를 제어할 수 있는 기능성 CI(G)S 나노입자를 합성하는 기술을 개발하였다.

화학(연) 정선호 박사는 “이번 연구성과는 차세대 태양전지기술로 알려진 CI(G)S 박막 태양전지의 한계점을 극복할 수 있는 나노입자 합성 및 용액공정을 통해 초저가/고효율화를 위한 새로운 가능성을 열어준 원천기술을 개발했다는데 의의가 있다”고 밝혔다.

이번 연구성과는 산업기술연구회에서 추진하는 협동연구사업(용액공정/인쇄기법을 이용한 초저가 나노 박막태양전지 기술개발, 총괄책임자: 화학(연) 문상진 박사)의 일환으로 화학(연) 정보전자소재연구센터 류병환·정선호박사 연구팀이 주도하고 한국에너지기술연구원 윤경훈·안세진박사 연구팀이 협력하여 추진되었다.