에너지연, 태양전지 소자 측정 국내 유일 공인시험기관 자격 획득

에너지연 연구원이 태양전지 샘플을 효율 측정하고 있다.(자료제공: KIER)

한국에너지기술연구원(김종남 원장)은 국내에서도 국제 수준에 부합하는 태양전지 소자 전류-전압(IV) 특성곡선 측정 표준(KS C IEC 60904-1:2009, 효율 측정)과 태양전지 스펙트럼 응답도 측정 표준(KS C IEC 60904-8:2015, 태양광 파장별 응답성 측정)에 대해 KOLAS 공인시험기관 자격을 획득했다고 지난달 17일 밝혔다.
KOLAS(Korea Laboratory Accreditation Scheme)는 대한민국의 “국가표준기본법”에 의거해서 설립된 국제 기준에 부합하는 인정제도를 운영하는 기구이다. 기구 산하의 공인시험 및 교정 기관에 대한 신뢰성을 국제적으로 인정받아, 현재는 아시아태평양시험소상호인정협정(APLAC-MRA) 및 국제시험소상호인정협정(ILAC-MRA)에 가입이 된 상태로 국내에서 행해진 시험·교정의 결과를 국제적으로 인정받을 수 있도록 하는 가교 역할을 하고 있다.
태양전지 셀을 만들 때 효율이 가장 중요한 문제가 된다. 모듈이나 시스템과는 달리 셀 분야는 다양한 기술을 적용한 새로운 연구도 많고 그 원리 또한 복잡하기 때문에 셀 효율에 대한 세밀하고 정확한 측정이 매우 어려운 과제였다. 그동안 국내 많은 기관들은 스스로 측정한 수치를 제출하고 사용했는데, 이러한 수치는 국내에서만 통용되었을 뿐 국제적으로 인정받지는 못했다.
이번에 에너지연이 KOLAS 공인시험기관 자격을 획득함으로서 국내에서도 세계복사기준(World Radiometric Reference) 및 국제단위계(SI unit)에 비교하여 교정된 기준기들을 이용한 태양전지 소자 광변환 효율 측정이 가능하게 됐다. 이로써 태양전지 셀 효율 측정과 관련해 국제적으로 매우 큰 신뢰도를 얻게 되어 우리나라의 태양전지 광변환 효율 측정 기술도 세계적인 수준임을 대내외에 널리 알리게 됐다.
태양전지의 성능과 가격을 결정하는 태양전지 셀의 성능지표는 IEC 규격에서 제시하는 특정한 스펙트럼의 빛에 태양전지를 노출시킨 후, 태양전지가 출력하는 전류-전압 특성을 측정해 도출한다. 연구진은 태양전지의 면적 및 전류-전압 특성을 정확하게 측정하고, 이를 토대로 태양전지의 광변환 효율을 정확히 계산해낼 수 있다.
태양광은 파장의 길이에 따라 크게 적외선, 가시광선, 자외선 등 여러 종류의 빛이 있다. 하지만 태양광 발전은 입사되는 모든 빛을 활용하지 못하고 특정 영역대의 빛 에너지만이 전기에너지로 변환된다. 태양전지의 스펙트럼 응답도는 셀이 태양광의 스펙트럼 중 어떤 빛을 얼마만큼 흡수해서 전류를 만들어내는지를 파장별로 측정한 데이터로써, 이를 통해 태양전지의 다양한 특성 분석이 가능하다.
에너지연은 이번에 획득한 태양전지 소자 측정분야의 KOLAS 공인시험기관 자격을 바탕으로, 산·학·연에서 지속적으로 요구하는 태양전지 소자 광변환효율 측정 서비스를 더 높은 신뢰도로 제공할 수 있을 것으로 기대한다. 이와 동시에, 지난해 말 신규 착수한 KETEP 신재생에너지기술개발사업 “차세대 페로브스카이트/결정질 실리콘 탠덤 태양전지 효율측정 기술 국산화 개발” 수행을 통해, 차세대 기술로 가장 주목받고 있는 실리콘/페로브스카이트 이중접합 태양전지에 대한 측정 및 평가 기술도 완벽히 구현할 계획을 갖고 있다.
연구책임자인 안승규 박사는 “향후 지속적인 상호 비교시험을 통해 측정기술의 신뢰성을 향상시켜 국제적으로 태양광분야 산·학·연 연구자들에게 인정받는 입증된 기관으로 발돋움하기 위한 초석을 마련하겠다”고 말했다.
곽지혜 재생에너지연구소장은 “KOLAS 자격을 획득한 태양전지 셀에 대한 평가 기술은 국내 최초이자 유일한 것”이라며 “국내 연구진들이 고효율 탠덤 태양전지 혁신기술 개발로 탄소중립 구현을 앞당길 수 있도록 현재 수행 중인 ‘태양광 양산성 검증과 차세대 기술개발을 위한 100MW급 파일럿 라인 기업 공동활용 연구센터’ 구축 사업과 연계해 향후 해외 선진기관과의 국제협력으로 차세대 태양전지 성능측정평가의 국제적 신뢰성을 확보할 계획”이라고 밝혔다.
이번 연구는 산업통상자원부 한국에너지기술평가원 에너지기술개발사업의 지원을 받아 수행 중에 있다.