[경상매일신문=김영식기자]DGIST 박막태양전지연구센터는 경남대학교 신소재공학과 김세윤 교수 연구팀과 함께, 친환경 범용 소재 박막태양전지인 CZTS 박막태양전지의 문제점인 기공 형성 원인을 규명하고 이를 억제하는 기술을 개발했다고 12일 밝혔다. 태양의 빛 에너지를 전기 에너지로 변환시켜 전기를 발생하는 ‘태양전지’는 지속가능한 신재생 에너지로 실생활에서도 쉽게 찾아볼 수 있다. 그중에서도 CZTS 박막은 값이 싸고 독성이 거의 없는 구리, 주석, 아연을 주요 소재로 사용하기 때문에 대량생산이 용이하다. 또 휘어지는 성질을 가지고 있어 여러 분야에 적용 가능하다. 지난 2019년 DGIST 박막태양전지연구센터에서 12.6%라는 세계 최고의 발전전환 효율을 기록한 태양전지를 개발하기도 했으나, 아직 하부 전극 부근에서의 다양한 크기의 구멍이 생기는 등 여러 결함에 대한 해결책이 필요한 실정이었다.이에 DGIST 박막태양전지연구센터와 경남대학교 김세윤 연구팀은 CZTS 박막태양전지의 문제점인 흡수층 하부에 존재하는 기공의 형성 원인을 규명했다. 비교적 간단한 원리로 기공 결함을 제어할 수 있는 기술을 개발해 더 큰 의의를 갖는다. CZTS 흡수층은 구리, 아연, 주석을 임의의 순서로 코팅한 후, 고온에서 황 및 셀레늄과 반응해 제작한다. 이때 아연을 제일 먼저 코팅할 경우 큰 크기의 기공은 형성되지 않음을 확인했다. 이는 기공 형성을 억제할 수 있는 원천 기술로서, CZTS계 박막태양전지의 발전 효율을 더욱 높일 수 있을 것으로 기대된다.DGIST 김대환 책임연구원은 “이번 연구의 핵심성과로서 일반적인 모델과는 다른 새로운 기공 형성 억제 모델을 제시한 것과, 간단한 방법을 통해 기공 결함 형성을 억제할 수 있는 기술을 개발한 것을 들 수 있다”고 말했다. 경남대학교 김세윤 교수는 “연구에서 금속 박막의 증착 순서를 변경해 초기 반응 시의 미세 구조 변화를 유도했고, 이를 통해 기공 형성을 억제할 수 있었다”며 “추가적으로, 크기가 다른 두 종류의 기공을 한 번에 해결하는 공정 기술을 확보하기 위해 노력하겠다”고 밝혔다.이번 연구는 경남대학교 김세윤 교수와 DGIST 박막태양전지연구센터 김승현 연구원이 제1저자, 동 센터 김대환ㆍ강진규 책임연구원이 교신저자로 참여했다. 연구결과는 재료 분야의 저명 학술지인 `에이씨에스 어플라이드 머트리얼 앤 인터페이스(ACS Applied Materials and Interface, IF 9.29)`에 지난달 16일 온라인 게재됐으며, 동시에 표지 논문으로 선정됐다.