인천대 이진호 교수팀, 차세대 태양전지 모듈화 병목 해소 전략 제시

차세대 태양광 시장 판도 바꿀 핵심 열쇠 될 것

인천대학교 물리학과 이진호 교수 연구팀이 유기 태양전지와 페로브스카이트 태양전지의 대면적화를 위한 모듈 디자인 및 패터닝 기술의 발전 방향을 집대성한 논문을 발표했다/제공=인천대 홍보과

인천대학교 물리학과 이진호 교수 연구팀이 유기 태양전지와 페로브스카이트 태양전지의 대면적 모듈화 과정에서 발생하는 '셀-투-모듈(Cell-to-Module) 효율 격차' 문제를 해결하기 위한 설계·패터닝·AI 활용 전략을 제시했다.

이번 연구 성과는 에너지·환경 분야 세계 최고 권위 학술지인 Energy & Environmental Science(IF 31, JCR 상위 0.4%) 3월 19일자 온라인 판에 게재됐다. 한국화학연구원 전남중 박사·홍순일 박사 연구팀과 공동으로 수행된 이번 논문은 차세대 태양전지 상업화를 위한 모듈 디자인과 패터닝 기술의 발전 방향을 집대성했다.

현재 유기 태양전지와 페로브스카이트 태양전지는 소면적 셀에서 각각 19.2%, 27.0%의 높은 효율을 달성했으나, 대면적 모듈 제작 시 효율이 20~30% 급격히 저하되는 문제가 상업화의 가장 큰 걸림돌이었다. 연구팀은 이를 극복하기 위해 ▲모듈 구조 설계 ▲정밀 패터닝 기술 ▲AI 기반 공정 최적화 전략을 체계적으로 분석했다.

특히 레이저 스크라이빙(Laser Scribing) 기술의 장단점을 심도 있게 다루며, 열 영향부(HAZ)로 인한 성능 저하 문제를 극복할 수 있는 ▲극초단 레이저 ▲'P2-free' 자기정렬 구조 ▲실시간 전기화학적 패터닝(in-situ electrochemical patterning) 등 혁신적 대안을 제시했다.

또한 인공지능(AI)과 머신러닝을 제조 공정에 도입해 방대한 재료 조합을 효율적으로 스크리닝하고 복잡한 공정 변수를 최적화하는 '스마트 제조 플랫폼'의 비전을 제시했다.

이진호 교수는 "이번 논문은 차세대 태양전지가 실험실을 넘어 실제 에너지원으로 자리 잡기 위해 반드시 넘어야 할 '대면적화'라는 기술적 장벽에 대한 청사진을 제시한 것"이라며 "특히 AI와의 융합은 제조 공정의 효율성을 극대화해 태양광 시장의 판도를 바꿀 핵심 열쇠가 될 것"이라고 강조했다.

본 연구는 과학기술정보통신부 산하 한국연구재단(NRF) 중견연구자지원사업과 산업통상자원부 산하 한국에너지기술평가원(KETEP) 에너지인력양성사업의 지원을 받아 수행됐다. 인천=주관철 기자 orca2424002@