GIST, 페로브스카이트 태양전지 세계 최초 상용화 나선다

UNIST·생기원·한전전력연구원 등과 전략연구사업단 꾸려 5년간 437억원 투입

세계 최초로 페로브스카이트 태양전지 상용화가 추진된다. 오는 2030년 시장진입이 목표다.

이광희 광주과학기술원(GIST) 전략연구사업단장(신소재공학과 교수)은 울산과학기술원(UNIST)과 한국생산기술연구원, 한국전력공사 전력연구원 등이 참여하는 페로브스카이트 태양전지 상용화에 착수했다고 10일 밝혔다.

사업은 오는 2030년까지 총 437억원을 투입한다. 5년 뒤면 과학기술계가 10년 이상 매달려왔던 페로브스카이트 태양전지를 일상에서 쓸 기틀을 마련하게 된다.

GIST 전략연구사업단이 페로브스카이트 태양전지 상용화에 도전장을 내밀었다. 사진은 소자 등을 제조할 장비다.(사진=GIST)

이광희 단장은 "페로브스카이트 태양전지 상용화를 위한 핵심 기반 기술 확보를 목표로 고효율 소재·소자 기술과 대면적 모듈 제조공정, 신뢰성 검증 및 옥외 실증을 완료할 것"이라고 말했다.

이 단장은 이와함께 "산·학·연·관으로 구성된 상용화 협의체를 구성해 기술 개발 단계부터 기업 수요, 인증·표준, 양산 공정 및 사업화 전략을 연계하고, 연구성과가 실제 제품화로 이어질 수 있는 상용화 플랫폼을 마련할 계획"이라고 설명했다.

사업단은 2030년 이후 0.72 m²급 대면적 모듈 제조 기술과 협의체를 기반으로 파일럿 양산, 기술이전 및 초기 시장 진입을 추진할 계획이다.  향후 이를 BIPV(건물일체형 태양과)·모빌리티·유연 전자기기 등 다양한 응용 분야로 확대한다.

기술 개발 목표도 구체적으로 제시했다. 광전변환효율이 최종 단일접합 모듈 23% 이상, 탠덤 모듈 30% 이상, 유연 모듈 20% 이상, 투광 모듈 광 이용 효율(LUE) 4.0% 이상이다.

일반적으로 페로브스카이트 광전변환효율(PCE)은 단일접합 기준 연구실의 경우 약 27%, 실리콘-페로브스카이트 탠덤 태양전지는 30~34% 효율을 보이고 있다. 그러나 이는 모두 실험실 레벨이고, 서브 크기다. 상용화를 위해선 대면적 모듈 제작이 필수.

연구 실무를 책임지고 있는 강홍규 차세대에너지연구소 부소장은 "국내에서는 세계 최고 수준의 소재·소자 기술을 기반으로 높은 광전변환효율을 달성하고 있으나, 현재까지는 주로 소면적 셀 및 200cm²급 모듈 연구 중심으로 진행돼 대면적화, 장기 신뢰성, 양산 공정 기술 확보가 필요한 상황"이라고 언급했다.

중국·유럽·일본 등 해외 주요 기관 및 기업의 경우는 대면적 모듈 제작, 파일럿 생산라인 구축, 실증 단계로 빠르게 전환하고 있어, 글로벌 시장 선점을 위해 국내 원천기술을 m²급 상용 모듈 제조 기술로 연결하는 전략적 개발이 절실하다는 것.

GIST는 강점으로 페로브스카이트 소재·소자 원천기술뿐만 아니라, 연구실 수준의 고효율 셀을 실제 산업 적용이 가능한 대면적 모듈로 전환할 수 있는 프린팅 공정, 레이저 패터닝, 봉지 및 모듈 설계 기술을 꼽았다.

‘2026 세계 최초 페로브스카이트 태양전지 상용화 전략연구사업단 연구 워크숍'이 지난 7일 열렸다. 참석자들이 기념촬영했다.(사진=GIST)

페로브스카이트 상용화 사업을 설명하는 이광희 GIST 전략연구사업단장.(사진=GIST)

특히 롤투롤(R2R) 기반 연속 생산 공정, 유연·투광형 모듈 제작, 셀-투-모듈 손실 최소화 기술 등 소재–공정–모듈–실증으로 이어지는 상용화 전주기 기술 역량을 확보하고 있다.

이와함께 소재 합성, 소자 물리, 대면적 공정, 신뢰성 평가 등 다양한 분야 전문 교수진과 연구 인프라를 기반으로 체계적인 융합 연구 및 차세대 태양광 전문 인력 양성 체계를 구축한 점도 GIST만의 강점이다.

강홍규 부소장은 "7200㎠ 수준으로 페로브스카이트 모듈 크기를 키우는 것이 사업단 핵심 목표 가운데 하나"라고 강조했다.

사업단은 2030년 이후에는 확보된 0.72 m²급 대면적 모듈 제조 기술과 협의체 기반의 산업 연계를 통해 파일럿 양산, 기술이전 및 초기 시장 진입을 추진할 계획이다.

사업단은또  소재·공정·장비·모듈·인증으로 이어지는 국내 태양광 산업 밸류체인을 구축하고, 해외 중심의 태양광 공급망 의존도를 낮춰 국가 에너지 안보 강화 및 차세대 태양광 기술 주도권 확보에 기여할 것으로 기대했다.

이 단장은 "기존 발전소 중심의 태양광 적용 영역을 건물, 차량, 전자기기 등 다양한 생활 공간으로 확대하는 미래형 에너지 생산 플랫폼 구축하게 될 것"이라며 "신규 태양광 시장 창출이 가능하다"고 말했다.

한편 전략연구사업단은 지난 7일 GIST에서 ‘2026 세계 최초 페로브스카이트 태양전지 상용화 전략연구사업단' 연구 워크숍’을 개최했다.