전남대학교 신소재공학부 광·전자박막연구실 김진혁 교수팀이 한국에너지기술연구원 태양광연구실및 KAIST 전자현미경연구실과의 공동연구를 통해 최근 저가이면서 친환경적인 CZTSSe 태양전지를 개발, 그 연구결과를 저명 학술지인 ‘그린 화학(Green Chemistry : IF=8.02)’에 전면표지 논문(2월7일자 온라인 판)으로 발표했다

4일 전남대학에 따르면 이 연구결과는 화학물질과 화학제품 제조공정 과정에서 사람의 건강과 환경에 미치는 영향을 최소화하는 ‘그린 케미스트리(Green Chemistry)’에 대한 관심이 높아지고 있는 가운데 나온 것이어서 눈길을 끈다.

현재 상용화되어 있는 CdTe 박막 태양전지는 높은 열을 가했을 때 독성물질인 카드뮴이 유출되는 문제점이 있으며, CIGS(구리·인듐·갈륨·황·셀레늄) 박막 태양전지 또한 인듐과 갈륨의 부존량이 적고 가격이 비싸 대체물질 개발이 필요한 상황이다.

이같은 상황에서 김 교수팀은 CIGS 박막태양전지의 In과 Ga을 Zn와 Sn으로 대체한 저비용 Cu2ZnSn(S,Se)4 (CZTSSe) 박막태양전지에 대한 연구 및 원천기술 확보를 통해 저가 화합물 박막태양전지의 조기 사업화를 주도하고 있다. 또한, 신재생에너지 관련 산업에 필요한 고급인력양성에 목표를 두고 석·박사급 인력을 양성하기 위해 활발한 연구 활동을 하고 있다. 이번 연구결과도 그 과정에서 도출된 것이다.

김 교수팀은 이번 CZTSSe 태양전지 연구를 통해 9.24%라는 고효율을 달성했다. 특히, 태양전지 제조과정 중 강한 독성을 갖는 H2S, H2Se 가스를 사용하지 않았다는 점에서 환경 친화적 기술로 평가되고 있다.

김 교수팀은 이와 같은 성과를 바탕으로 국내·외 연구기관 및 대학과의 협력관계를 구축해 보다 높은 효율의 박막형 태양전지를 개발할 예정이다.

김진혁 교수는 "이번 연구 성과가 박막 태양전지 시장 창출을 앞당기고 전남대의 연구 경쟁력을 강화하는 계기가 될 것."이라고 말했다.

한편, 김진혁 교수팀의 이번 연구는 산업통상자원부가 시행하는 지식경제 기술혁신사업의 에너지기술평가원(KETEP) 인력양성프로그램인 GET-Future 연구실 사업으로 수행됐다.

*논문명: Sputtering processed highly efficient Cu2ZnSn(S,Se)4 solar cells by a low-cost, simple, environmentally friendly, and up-scalable strategy