한국에너지기술연구원 태양광연구단 송희은 박사와 충북대 김가현 교수 공동 연구팀이 고효율 실리콘 이종접합(SHJ) 태양전지의 성능을 떨어뜨리는 결함의 정체를 세계 최초로 규명했습니다.

심층준위과도분광(DLTS)이라 불리는 기존 결함 분석법은 단순한 구조의 소자 분석에는 적합하지만 과도응답의 일부만 측정해 복합 결함 분석에 한계가 있었습니다.

연구팀은 이를 해결하기 위해 기존 분석 방식을 고도화하고 전체 과도응답을 분석하는 새로운 해석 방식을 개발했습니다.

이를 통해 그동안 한 종류로 여겨졌던 이종접합 태양전지의 주요 결함이 사실은 깊은 결함(느린 상)과 얕은 결함(빠른 상) 두 가지가 겹쳐진 구조라는 것을 밝혀냈습니다.

두 가지 형태의 결함에 대한 분석 결과, 결함의 깊이, 위치, 원자 결합 형태가 서로 다르고, 제조 공정과 구동 조건에 따라 원자 간 결합과 상태가 변화할 수 있다는 것도 확인했습니다.

특히 태양전지 내부의 수소가 결함 상태 변화의 핵심 요인이라는 사실도 실험적으로 규명했습니다.

이번 성과는 결함의 정량·정성적 특성을 모두 반영한 새로운 결함 제거 전략 수립이 가능해 향후 고효율 실리콘 이종접합 태양전지 개발을 가속화하고 세계 최고 수준의 적층형 태양전지 구현에도 중요한 전환점이 될 것으로 전망됩니다.

이번 연구 결과는 재료과학 국제학술지 어드밴스트 펑셔널 머티리얼즈(Advanced Functional Materials) 10월호 표지 논문으로 선정됐습니다.

TJB 대전방송