화학연, 차세대 태양전지 기술 100억원에 기술이전

by강민구 기자
2024.05.03 14:19:30

[이데일리 강민구 기자] 국내 정부출연연구기관 연구진이 차세대 태양광 소재로 가장 주목받는 페로브스카이트 태양전지 대량생산 핵심 기술을 개발하고, 국내 기업에게 100억원 규모로 기술을 이전했다.

한국화학연구원은 셀코스와 3일 페로브스카이트 태양전지 대량생산 기술 이전 계약 체결식을 개최했다고 이날 밝혔다.

3일 한국화학연구원에서 페로브스카이트 태양전지 기술이전 협약식이 열렸다.(오른쪽부터)이영국 화학연 원장, 백우성 셀코스 대표.(사진=한국화학연구원)

김범수·전남중 화학연 박사 연구팀은 OLED 양산에 활용되는 건식 진공증착 기술을 활용해 고품질 페로브스카이트 박막을 제작할 수 있는 기술을 개발했다. 개발한 기술은 OLED 진공증착 장비 전문기업인 셀코스의 기술에 접목해 페로브스카이트 태양전지 대량생산에 박차를 가할 예정이다.

태양전지, 디스플레이, 센서 등 반도체 디바이스에서 사용되는 소재는 반드시 박막화 공정을 거쳐서 박막 형태로 기능한다. 박막화 공정은 소재 특성을 장치에서 제대로 기능하도록 세밀하게 설계돼야 하며, 정확하게 제어할 수 있어야 한다.

기존 페로브스카이트 태양전지 제작 공정의 98% 이상은 습식용액 방식 공정이다. 쉽게 태양전지를 제작하고 고효율화할 수 있지만 상용화를 하려면 대면적화, 재현성, 공정 안정성 등 추가 연구가 필요하다. 최근에는 OLED 양산 공정에 사용되는 ‘건식 진공증착’ 기술도 주목받고 있다.

건식 진공증착 공정 기술도 페로브스카이트 박막 제작 시 소재가 불안정하고 박막 생성 과정이 복잡해 공정 정확도를 제대로 확보하지 못했다. 공정 제어도가 낮아 박막 조성, 두께, 품질도 재현성 있게 제작하기 어려웠다.



화학연 연구팀은 페로브스카이트 소재가 박막화되는 특성을 기본 원리부터 분석해 복잡한 과정을 거치는 공정의 제어 방법을 개발했다. 복잡한 박막화 과정을 정확한 비율로 미세하게 조절해 고효율 태양전지를 안정적으로 생산할 수 있게 만든 것이다.

연구팀은 건식증착 공정에서 복잡한 페로브스카이트 소재 박막화 과정을 정확히 기술하는 수학적 모델을 기반으로 공정제어 방법론과 건식용 소재 제작 기술을 확보했다. 공정 맞춤형 소재도 개발해 공정 제어도를 높이고, 고품질 박막을 제작할 수 있게 만들었다.

건식 진공증착 기술 특성상 연구 단계에서 제작된 기술만으로도 박막 크기를 크게 하는 대면적화가 상대적으로 수월하다. 이번 기술실시계약을 통해 디스플레이 시장에서 양산급 장비 납품 기술력을 가진 진공증착 장비 업체의 노하우와 시너지 효과를 내어 차세대 태양광 소재 상용화에 다가갈 것으로 기대를 모은다.

이영국 화학연 원장은 “재생에너지 분야의 핵심 소재를 상용화하기 위한 기술적 관문 중 하나를 통과했다”라며 “기술이전을 통해 중소기업에 글로벌 경쟁력을 갖출 수 있는 역량을 심어주고, 국가 에너지 안보에 출연연이 조력하는 좋은 모델이 될 것으로 기대한다”라고 말했다.

백우성 셀코스 대표는 “화학연의 페로브스카이트 건식 공정기술과 셀코스가 보유한 세계 최고 수준의 설비 생산 역량의 시너지 효과를 통해 글로벌 경쟁력을 갖춘 기업으로 거듭나도록 최선을 다하겠다”라고 강조했다.