태양광 발전의 혁신, 페로브스카이트!

# 페로브스카이트란?

- Calcium Titanium Oxide(CaTiO3)라는 광물에서 이름 유래.

- 이름은 낯설지만 원료는 생각보다 구하기 쉽다고 함.

- 폴리실리콘을 대체할 수 있는 차세대 태양전지 원료. 글로벌 태양전지 시장 질서를 아예 파괴해버릴 수 있는 기술.

 

# 한국 기술력이 좋은 이유?

- 2009년 일본 연구진이 처음으로 태양전지에 적용했지만 광전변환효율이 3.8%로 매우 낮고 안정성 떨어졌음.

- 2011년 성균관대 박남구 교수팀이 안정성 개선하고 광전변환효율 6.5%로 높이면서 글로벌에서 본격 연구 시작. 2년만에 광전변환효율 2.7%p 상승. 2012년에는 광전변환효율 9.7%로 추가로 3.2%p 상승.

- 애초에 한국의 연구성과로 글로벌 논의 시작된거기 때문에 한국 기술력이 좋음. 현재 일본, 한국에서 본격 개발.

 

# 왜 페로브스카이트인가?

- 1) 생산 비용 절감 가능, 2) 광전변환효율 2배, 3) 얇게 만들 수 있음.

- 1) 생산 비용 절감

  ㅇ 폴리실리콘 가공 온도 900도. 때문에 가열하기 위한 전기세 엄청 많이 들어감. OCI도 주요 비용으로 전기세 있음. 그래서 중국, 말레이시아 등 전기세 싼 나라로 이전하는 경우 많음.

  ㅇ 페로브스카이트는 원재료 처리 온도 100도 가량. 양산 기술 확보시 원가 절감 3배 이상 가능.

- 2) 광전변환효율 2배 이상

  ㅇ 폴리실리콘 광전변환효율 이론적 한계 32%.

  ㅇ 페로브스카이트 광전변환효율 이론적으로 66%까지 가능. 현재까지 발전속도 고려할 때(10년동안 광전변환효율 4배 상승) 향후 추가 개선 가능할 것으로 기대.

- 3) 얇게 만들 수 있음.

  ㅇ 물질 특성상 얇고, 가볍게 만드는 것이 가능. 휘는 것도 가능해서 건물 용도로 적용하기도 훨씬 용이함.

  ㅇ 반투명으로 제작 가능해서 활용도 더 높음.

 

# 왜 지금인가?

- 폴리실리콘 기반 단결정실리콘 최고 광전변환효율은 26.7%. 이론적 한계인 32%에 근접.

- 페로브스카이트 최고 광전변환효율 25.2%로 거의 따라옴. 기술 발전 속도와 양산 비용 감안 했을 때 더 비용효율적인 대안으로 부각 받을 수 있는 타이밍. 티핑 포인트 도달.

- 한국전력에서 내년 상용화 논의 진행 중. (https://bit.ly/34TKvmr)

한국전력-유니테스트, 유리창·벽에 붙이는 태양전지 사업화 협력 - 케미컬뉴스

 

# 페로브스카이트 한계

- 습도에 민감해서 습도 있을 경우 역반응 통해서 분해되는 문제 발생. 55% 습도 하에서는 광전변환효율 급감.

- 온도에 예민해서 56도 이상에서는 상 변이 겪으면서 광 안정성 떨어짐.

- 하지만, 원래 원인 몰랐는데 최근 국내 연구진이 성능저하 원인 규명. 향후 성능 저하 문제도 해결 방법 찾을 수 있을 것으로 기대.

- 국내 연구진 성능저하 문제 해결했다는 기사도 확인 (https://bit.ly/2ETSFjF)

첨가물 바꿔 페로브스카이트 태양전지 효율·내구성 잡았다

 

# 정리 잘 되어있는 관련 기사

- https://www.seoulfn.com/news/articleView.html?idxno=374117

떠오르는 '페로브스카이트'···차세대 태양전지 기술 확보 박차 - 서울파이낸스

 

# 국내 관련 기업

- 한화솔루션 - 폴리실리콘 생산 중단하고 페로브스카이트 개발 중

- 유니테스트 - 한국화학연구원에서 기술이전 받아서 기술 개발 중. 한국전력과 MOU 체결하여 내년 상용화 목표.