광주과학기술원(GIST·총장 선우중호) 솔라에너지연구소(소장 문승현)는 ‘저탄소 녹색성장’의 국가적 목표에 맞춰 태양광 소재 및 소자의 원천기술 확보와 실용화 촉진을 위해 GIST내에 정부지원으로 지난해 2월 설립된 신재생에너지 전문연구소이다. 현재 GIST 15명의 교수와 10명의 연구원이 참여하고 있다.

연구소는 GIST가 가지고 있는 핵심 기술인 2·3세대 태양전지 기술을 바탕으로 활발한 연구·개발 활동을 벌이고 있다. 2세대 태양전지에서 고효율 집광형 태양전지를 위한 화합물 반도체를 개발중이다. 3세대 태양전지에서는 히거신소재연구센터를 중심으로 유기태양전지의 신규 고효율 광활성층 재료·유연기판에 인쇄 가능한 태양전지의 공정 기술·용액공정이 가능한 유기 및 하이브리드 잉크·염료감응태양전지의 실용화 연구 등을 진행하고 있다.

GIST는 태양전지 관련 분야에서 세계적인 경쟁력을 갖추고 있다. 이에 따라 연구소는 선택과 집중의 전략을 구사하고 있다. 그중 2세대 태양전지의 주력분야인 III-V 족 집광형 태양전지(CPV)는 탠덤 구조 및 렌즈기술과 접목해 40% 이상의 고효율을 낼 수 있는 태양전지 기술로 기판의 재사용이 가능한 박막증착 및 분리기술로 생산 효율을 향상시키는 것을 목표로 하고 있다.

3세대 유기태양전지는 실험실 규모의 셀 성능에서 세계적인 수준을 가지고 있는 반면, 상용화를 위한 효율개선과 p-n 접합에 이용되는 고분자물질의 자체 개발이 핵심 과제이다.

연구소는 원천기술과 산업성장을 주도하기 위해 저가격·고성능 공정기술의 난제를 해결할 수 있는 태양전지의 응용기술에도 주력하고 있다. 이미 GIST 주요 연구그룹과 협력해 태양 연료전지를 연구하고 있으며, 연구 경험과 노하우를 축적해 다양한 인쇄 공정 기술도 확보한 상태다.

특히 연구소는 태양전지의 성능 대비 가격을 낮추는 것이 핵심으로 판단하고, 유연 기판 및 인쇄기술 적용이 가능한 저가격화·박막화에 주안점을 두고 있다. 또 유기태양전지의 개방전압(Voc) 개선을 위해 낮은 호모(Homo) 준위, 근적외선 흡수, 높은 전하(전자) 이동도, 높은 개방 전압을 두루 갖춘 신규 광활성층 물질의 자체 개발에도 심혈을 기울이고 있다.

그동안 히거신소재연구센터와 공동 연구해 폴리카바졸 유도체(PCDTBT)와 탄소 71의 파생물(PC70BM)을 이용해 100%에 가까운 양자효율을 구현해 저명한 해외저널에 발표하기도 했다.

연구소는 올해 GIST의 강점인 유기태양전지, LED, 디스플레이의 핵심이 되는 신개념의 인쇄용 잉크(유기&하이브리드 잉크, 나노잉크), 유연기판 위에 잉크젯 프린터를 이용해 제작된 태양전지를 개발해 원천 특허확보에 집중할 계획이다. 연구 성과물은 GIST 과학기술응용연구소(GTI)와 함께 광주·전남지역 산업체에 기술이전 및 사업화를 추진할 계획이다.

연구소는 다음달 전남 나주에서 호남광역경제권선도산업지원단 지원사업의 일환으로 제1회 구리·인듐·갈륨·셀레늄(CIGS)/구리·인듐·셀레늄(CIS)계 및 박막형 태양전지 워크숍을 개최한다. CIGS, 비정질 실리콘(a-Si) 박막, III-V 족 박막, 유기박막 등의 국내·외 산·학·연 전문가를 초청한 각 섹션별 기술개발 발표와 에너지 포럼이 진행돼 국제동향 및 기술정보 교류의 장이 될 것으로 보인다.

지난달 GIST에서 독립적인 신재생에너지연구동 건립 기공식을 개최한 연구소는 오는 2011년 건물을 완공해 히거신소재센터 등과 함께 신재생에너지 연구의 거점 기능을 수행할 예정이다.

[전자신문 기사 게재 2010.3.24]