영남대 전찬욱(48) 화학공학부 교수가 태양전지 상용화에 한걸음 더 다가갈 수 있는 공정기술을 개발해 학계와 산업계로부터 주목받고 있다.

전 교수는 최근 ‘구리·인듐·갈륨·셀레늄(CuInGaSe₂) 박막태양전지’의 제조비용을 절감할 수 있는 새로운 공정기술을 개발했다.

이번 연구결과는 SCI 국제저널 <프로그레스 인 포토볼태익스>(Progress in Photovoltaics, 영향력지수(IF)=6.726) 표지 논문으로 게재됐다.

구리·인듐·갈륨·셀레늄 화합물은 약 1마이크로미터(머리카락 굵기의 1/70) 굵기에서도 태양광을 매우 효과적으로 흡수하는 물질이다.

때문에 70마이크로미터 이상의 두께를 요구하는 실리콘 태양전지를 대체할 수 있는 가장 유력한 물질로 알려져 있다.

그동안 구리·인듐·갈륨·셀레늄 화합물 생산을 위해 전 세계적으로 다양한 연구가 진행됐으나, 유독성, 부식성, 높은 생산가격, 대량생산의 어려움 등의 문제가 꾸준히 제기돼 왔다.

전 교수는 “구리·인듐·갈륨 합금에 셀레늄 증기를 공급해 구리·인듐·갈륨·셀레늄 화합물을 만드는데, 이번에 개발한 기술은 넓은 면적에 균일한 셀레늄 증기를 실시간으로 공급하고, 제어할 수 있는 방법으로 시중에서 쉽게 구할 수 있는 흑연 소재를 이용했다”면서 “흑연 분말을 높은 압력으로 밀착시키는 과정에서 많은 공기구멍이 남는다. 이번에 개발한 기술은 이러한 공기구멍을 통해 셀레늄 증기를 공급하는 매우 간단한 아이디어에서 출발했다. 기존 제조방법에 비해 위험성과 비용을 크게 줄였으며 활용성도 높다”고 말했다.

구리·인듐·갈륨·셀레늄 박막태양전지는 외관이 우수해 건물의 벽이나 창문 등 건축외장재로서의 활용 가치가 높을 뿐만 아니라, 태양빛이 약한 아침과 저녁 시간에도 빛에너지를 전기로 바꿔주는 에너지변환 성능이 우수해 산업적 가치가 높다.

전 교수는 “구리·인듐·갈륨·셀레늄 박막태양전지가 아직까지는 실리콘 태양전지에 비해 가격경쟁력이 낮은 게 사실이다. 하지만 이번에 개발한 기술을 적용하면 제조비용을 크게 낮출 수 있어 상용화에 한 걸음 더 다가갈 수 있을 것으로 기대된다”면서 “현재 이 기술은 미국 등 국내외에서 특허로 등록돼 있으며, 일본, 중국 기업을 대상으로 기술이전을 추진 중에 있다”고 말했다.

경산=김명환 기자 kmh@kukinews.com