대구경북과학기술원(이하 DGIST) 연구팀이 앞뒷면에서 동시에 전력을 생산하는 차세대 양면형 탠덤 태양전지를 개발해 최고 수준의 발전밀도를 구현했다.DGIST는 에너지환경연구부 황대규·김대환 연구팀이 투명 후면전극 구조를 최적화해 양면 발전 성능을 크게 높인 박막 태양전지를 개발했다고 29일 밝혔다.최근 AI 데이터센터 확산 등으로 전력 수요가 빠르게 증가하면서 제한된 공간에서 더 많은 전력을 생산할 수 있는 고효율 태양전지 기술 개발이 주목받고 있다. 특히 전면과 후면의 빛을 모두 활용하는 4단자 양면 탠덤 태양전지는 발전 효율과 에너지 수율을 높일 차세대 기술로 평가받는다.기존 양면형 CIGS 박막 태양전지는 투명 전극과 광흡수층 사이에 형성되는 산화물층 때문에 전하 이동이 방해돼 발전 효율이 떨어지는 문제가 있었다.연구팀은 투명 후면전극의 두께를 200나노미터(nm)로 최적화하고 은(Ag) 합금화 공정을 적용해 산화물층 생성을 억제했다. 이에 따라 전하 수집 효율을 높여 양면 발전 성능을 극대화하는 데 성공했다.또 실제 반사광 환경을 구현한 실험에서 새롭게 개발한 양면형 CIGS 태양전지는 19.05mW/㎠의 양면 발전밀도를 기록했다.연구팀은 여기에 짧은 파장의 빛을 흡수하는 페로브스카이트 태양전지를 결합한 4단자 탠덤 구조도 구현했다. 그 결과 28.42mW/㎠의 양면 발전밀도를 달성하며 차세대 양면 박막 탠덤 태양전지의 상용화 가능성을 높였다.황대규 책임연구원은 "4단자 탠덤 구조는 상·하부 셀이 독립적으로 작동해 다양한 빛의 입사와 반사 환경에 유연하게 대응할 수 있어 상용화에 유리하다"고 말했다.한편 이번 연구는 과학기술정보통신부와 한국연구재단, 산업통상자원부 한국산업기술진흥원(KIAT)의 지원을 받아 수행됐으며, 연구 결과는 에너지 분야 국제학술지 'Carbon Energy'에 게재됐다.