중국이 구리·아연·주석 기반의 차세대 박막 태양전지에서 효율 16.6%를 달성하며 상용화 임계점에 도달했고, 특히 우주용 에너지 기술까지 확장 가능한 경쟁력을 확보했다는 점이 핵심입니다.
중국 중국과학원 물리연구소 에 따르면, 멍칭보 연구팀은 ‘구리·아연·주석·황·셀레늄(CZTSSe)’ 기반 박막 태양전지에서 공인 광전변환 효율 16.6%를 달성하며 해당 분야 세계 기록을 다시 경신했습니다. 이로써 해당 기술은 10번째 세계 기록 경신이라는 성과를 기록했고, 동시에 고성능 ‘유연(flexible) 태양전지 및 모듈’ 개발에도 성공했습니다.
CZTSSe는 구리·아연·주석 등 풍부한 원소로 구성되어 원재료 비용이 낮고 환경 부담이 적으며, 특히 우주 방사선에도 강한 특성을 갖고 있습니다. 이 때문에 저궤도 위성이나 우주 태양광 발전 등 미래 우주 산업에서 중요한 에너지원으로 주목받고 있습니다. 다만 그동안은 다원소 구조로 인해 결함이 쉽게 발생하고, 원자 배열이 불규칙해 에너지 손실이 커지는 문제가 있어 기술 발전이 정체되어 왔습니다.
연구팀은 이러한 문제를 해결하기 위해 ‘원자 공공(空位, vacancy)’ 제어 전략을 도입해 구리와 아연 원자의 배열을 정밀하게 조정함으로써 결함을 줄이고 내부 에너지 손실을 낮추는 데 성공했습니다. 그 결과 2022년 13% 효율 한계를 돌파한 이후 14%, 15%, 16%를 순차적으로 넘어섰고, 최근 16.6%까지 도달했습니다. 이 연구는 국제 학술지인 Nature Energy 에도 여러 차례 게재되며 기술적 신뢰성을 인정받았습니다.
일반적으로 박막 태양전지는 효율이 15~16% 수준에 도달하면 산업화 초기 단계에 진입하는 것으로 평가됩니다. 이번 성과는 바로 그 임계점을 넘은 것으로, 향후 효율이 20%에 근접하고 대량 생산이 가능해질 경우 본격적인 시장 경쟁력을 확보할 것으로 전망됩니다. 특히 중국은 이를 통해 탄소중립(双碳) 목표와 우주 강국 전략을 동시에 추진하겠다는 계획입니다.
제가 볼 때 이 기술은 단순한 태양광 효율 개선을 넘어, 글로벌 에너지 기술 경쟁의 판도를 바꿀 수 있는 잠재력을 갖고 있습니다. 현재 태양광 시장은 First Solar 의 CdTe 박막과 실리콘 기반 태양전지가 주류인데, CZTSSe는 희소금속을 거의 사용하지 않는다는 점에서 공급망 리스크가 낮습니다. 이는 미국·유럽이 추진 중인 ‘탈중국 공급망’ 전략과도 맞물려 오히려 역설적으로 중국 기술의 경쟁력을 높이는 요소가 될 수 있습니다. 또한 우주 태양광, 위성 전력 시스템 등 차세대 시장에서는 경량·내구성이 핵심이기 때문에, 향후 중국이 이 분야에서 표준을 선점할 가능성도 충분하다고 판단됩니다.