[R&D인사이드] HD현대엔솔 '페로브스카이트-실리콘 탠덤셀'
습식 아닌 건식공법 키포인트
기존 전지대비 40%효율 기대
대면적화·내구성 확보 등 집중
"탠덤 태양전지는 기존 중국 중심의 기술과 공급망에서 일정 부분 벗어나 국내에 태양광산업 밸류체인을 새로 구축할 수 있는 소자입니다."
지난달 13일 경기 성남시 분당구의 HD현대 글로벌R&D(연구·개발)센터(GRC)에서 만난 김태준 HD현대에너지솔루션 R&D부문장(사진)은 차세대 태양전지 '페로브스카이트-실리콘 탠덤셀(HJT)'의 의미를 이렇게 정의한 뒤 "페로브스카이트는 반도체·전자재료에 쓰이는 소재로 해당 산업에 강점을 보유한 한국이 독립적인 공급망과 기술력을 확보할 수 있을 것"이라고 밝혔다.
태양광 공급망의 '게임체인저'를 개발하고 있다는 자신감과 자부심이 그대로 전해졌다. 현재 시중에 설치된 태양광 패널의 90% 이상은 실리콘 태양전지를 사용하는데 여기에 신소재 페로브스카이트를 더하면 성능이 극대화될 수 있을 것으로 보고 있다.
김 부문장은 "이 탠덤셀은 쉽게 말해 태양전지를 두 층으로 쌓는 개념"이라며 "위층이 먼저 강한 빛을 흡수하고 아래층이 남은 빛을 다시 흡수한다"고 설명했다. 이어 "기존 실리콘 중심 셀을 아래에 두고 그 위에 신소재 페로브스카이트를 쌓으면 이론적으로 40%가 넘는 효율을 낼 수 있다"고 말했다.
HD현대에너지솔루션은 2023년부터 이미 보유한 고효율 HJT(헤테로정션) 실리콘셀에 페로브스카이트를 접목하는 방식으로 탠덤셀 개발에 돌입했다. 초기에는 실리콘셀 위에 페로브스카이트를 안정적으로 쌓는 공정이 관건이었다. 당시 대다수 기업은 페로브스카이트를 액체상태로 만들어 실리콘셀 위에 도포하는 '습식공정'을 활용했기 때문이다. HD현대에너지솔루션이 선택한 해법은 발상의 전환이었다. 액체를 바르는 대신 진공상태에서 재료를 뿌리는 '건식공정'(진공증착)으로 눈을 돌렸다.
김 부문장은 "실리콘 태양전지는 표면에 미세한 요철구조가 있어 습식공정으로는 넓은 면적에서 균일한 막을 형성하는 데 한계가 있다"며 "HD현대에너지솔루션이 디스플레이패널 양산경험은 없지만 페로브스카이트가 디스플레이 소자와 같은 준반도체 소자라는 점에 착안해 건식공법을 태양전지 생산에 적용했다"고 소개했다.
현재는 '페로브스카이트-실리콘 탠덤셀'의 대면적화와 내구성 확보에 공을 들인다. 김 부문장은 "탠덤기술은 한 기업만의 힘으로 완성할 수 없는 측면이 있어 소재와 장비, 셀 제조업체가 함께 성장해야 관련 산업이 열릴 것"이라며 "이번 기술이 국내 태양광산업이 다시 한번 도약하는 계기가 되길 바란다"고 덧붙였다.
