‘고체 페로브스카이트 태양전지’ 세계적 권위자 (박남규 성균관대 교수)

한 줄 핵심

고체 페로브스카이트 태양전지는 실리콘보다 얇고 가벼우며 텐덤 구조에서 더 높은 효율 잠재력을 보여 우주·AI 데이터센터용 차세대 에너지원으로 유망하지만, 상용화의 핵심 병목은 여전히 내구성과 산업 생태계다.

시간별 요약

1. 0:00
   태양전지는 기후 변화 대응 수단을 넘어 AI 데이터 센터와 우주 산업의 전력 문제를 해결할 핵심 인프라로 재조명되고 있다. 특히 24시간 전력이 필요한 AI 환경에서는 태양전지와 에너지 저장 장치를 함께 묶는 구성이 중요하다.
2. 4:01
   실리콘 태양전지는 1954년부터 상용화되어 현재 실험실 기준 약 28%, 상용 제품 기준 22~23% 효율에 머물러 있다. 반면 페로브스카이트는 빛 흡수 능력이 약 100배 크고 결함 내성이 좋아 더 얇고 가볍게 만들 수 있다는 점이 구조적 장점이다.
3. 10:01
   고체 페로브스카이트 태양전지의 출발점은 액체 전해질을 쓰는 염료 감응형 태양전지 연구에서 비롯됐다. 전해질에서 녹아버리는 문제를 고체 홀 전도체로 해결하면서 2012년 9.7% 효율과 500시간 안정성을 입증했고, 이후 페로브스카이트 태양전지 연구가 본격화됐다.
4. 16:00
   페로브스카이트 태양전지의 가장 큰 문제는 수분과 극성 용매에 대한 낮은 안정성이다. 현재는 인슐레이션과 내구성 개선으로 약 10년 수준까지는 안정성을 확보했지만, 실리콘처럼 20~25년 이상 쓰기 위해서는 더 강한 신뢰성 기술이 필요하다.
5. 20:01
   실리콘과 페로브스카이트를 수직으로 쌓는 텐덤 구조는 효율을 27%에서 35.2%까지 끌어올릴 수 있고, 이론적으로는 43% 수준도 가능하다. 한국은 중국의 대규모 텐덤 경쟁을 정면 추격하기보다, 페로브스카이트 다중 접합과 인터페이스·중간층 기술에서 초격차를 만들어야 한다.
6. 27:00
   페로브스카이트는 가벼워서 인공위성·우주 산업에 특히 적합하며, kg당 발전량에서 실리콘보다 훨씬 유리하다. 더 나아가 스마트폰 뒷면이나 차량 거치대 같은 실내·저조도 환경에도 적용 가능해 활용 범위가 넓다.

실무 인사이트

• 한국의 경쟁 전략은 범용 태양광 가격경쟁이 아니라 텐덤·다중접합·인터페이스 같은 고난도 공정에서 기술 우위를 만드는 방향이 더 현실적이다.
• 태양전지 사업은 셀 성능만으로 끝나지 않으며, ESS·산업 전기화·AI 디지털 트윈까지 묶어야 에너지 주권과 수출 상품화가 가능하다.
• 실증과 양산을 동시에 밀어줄 산업 생태계가 부족하면 연구 성과가 사업화로 이어지지 않으므로, 정부 지원은 기업 수와 공급망을 함께 키우는 방식으로 설계해야 한다.