Special 디지털 뉴딜과 광전자 세라믹 소재(1)

광전자 세라믹 최신 기술 동향 및 산업전망

이시현_경기대학교 교수

서론

녹색 혁명이라 일컬어 지는 Green Revolution은 전세계 국가들이 정부 주도적으로 추진하지 않으면 안되며 기업들도 친환경 에너지를 사용해야 지속적 성장이 가능하다. 파리기후변화협약(Paris Climate Change Accord)은 2015년 12월 12일 파리에서 열린 21차 유엔 기후변화협약 당사국총회(COP21) 본회의에서 195개 당사국이 채택한 협정이다. 이에 따르면 전세계 경제대국들은 2050년 전후로 탄소중립시대에 진입한다. 전력과 교통 부문은 100% 카본 프리를 달성해야 하고, 제조과정에서 탄소를 배출하는 산업들도 이를 최소화 하지 못하면 경쟁에 뒤쳐지게 된다. 바이든 당선인은 파리기후변화협약 재가입과 2050년까지 탄소중립 달성 청정에너지 인프라를 위해 약 2천백조 원을 투자하겠다는 공약을 제시했다. 한국판 뉴딜 종합계획에 따르면 2025년까지 디지털 뉴딜, 그린 뉴딜, 안전망 강화 등 세 개를 축으로 분야별 투자 및 일자리 창출이 이뤄진다. 디지털 뉴딜은 세계 최고 수준의 전자정부 인프라 서비스 등 우리 강점인 ICT를 기반으로 디지털 초 격차를 확대하고, 그린 뉴딜은 친환경 저 탄소 등 그린경제로의 전환을 가속화하는 것이다. 기업 가치와 지속가능성에 영향을 주는 ESG(환경·사회·지배구조) 등의 비재무적 요소를 반영해 기업의 가치를 평가한다. 기업은 화석연료를 사용하지 않고 미래 에너지 수요에 능동적으로 대응할 수 있으며 지속적 성장을 위해 재생 에너지원의 활용이 그 해결책으로 받아들여지고 있다.

페로브스카이트 차세대 광전소자로서 주목 받는 물질이다.  ABX₃(A: larger cation, B: smaller cation, X: halide anion) 구조를 갖는 유기/무기 하이브리드 페로브스카이트는 구조의 차원에 따라 반도체 특성부터 금속 전이 특성까지 다양한 성질을 나타낸다. 페로브스카이트 구조의 2차원에서 3차원으로의 상변이는 넓은 범위의 밴드 갭 변화를 보이며 광전소자로서 다양한 광학, 전기적 특성을 제공한다. 본고 에서는 차세대 광전소자로서 주목 받는 물질인 페로브스카이트의 태양전지, 발광소자 분야의 기술 개발 동향 및 산업 동향에 대해 기술 하고자 한다.

이온화된 페로브스카이트 결정의 높은 흡광특성은 태양전지에 적용되어, 2009년 첫번째 페로브스카이트 태양전지가 보고된 이후에 태양전지의 전력 변환 효율은 빠르게 증가했다[1]. 최근에는 페로브스카이트 태양전지가 실리콘 태양전지를 능가하는 차세대 지속 가능한 에너지원으로 여겨지고 있다. 또한 페로브스카이트의 원소 조합 변경을 통한 밴드 갭의 조절은 발광 파장의 조절 가능하여 발광 다이오드 같은 여러 광원으로의 사용 되고 있다. 페로브스카이트 발광 다이오드의 샤프한 발광 반치폭은 높은 색순도를 표현하며 상업화된 유무기발광다이오드 등의 광원들과 비교 큰 강점을 가지고 있다.

             그림 1. Efficiency chart showing the progress of various solar cells [1]

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