태양전지, 전지, 미래 에너지, 클래리베이트, 에너지혁신, 에너지 연구

지속 가능 미래로 가는 길: 태양전지 기술의 진화와 페로브스카이트의 부상

전 세계적으로 탄소중립과 에너지 전환은 더 이상 선택이 아니라 필수가 되었습니다. 지속 가능성(Sustainability) 목표를 달성하기 위해 세계 여러 나라에서 2050년 탄소중립을 핵심 실행 전략으로 내세우고 있으며, 화석연료 중심의 에너지 시스템이 한계에 이르면서 재생에너지는 국가의 에너지 안보와 산업 경쟁력을 결정하는 핵심 요소로 자리 잡았습니다. 이 가운데 태양전지는 확장 속도, 단가 하락, 기술 성숙도 측면에서 가장 빠르게 성장하고 있는 에너지 기술입니다.

페로브스카이트 태양전지(Perovskite Solar Cell)는 높은 광흡수 능력, 저비용 저온 공정 기반의 대면적 대량 생산 가능성 등의 장점과 함께 지난 10여 년 동안 태양전지 분야에서 가장 급격한 기술 성장을 보였습니다. 2010년대 초반까지만 해도 실험실 수준의 신소재로 취급되던 기술이, 불과 십여 년 만에 단일셀 효율 27.3% 수준까지 도달하며 실리콘, 박막 등 기존 기술이 수십 년 동안 달성한 성과를 단기간에추격하고 있습니다.

세계는 지금, 페로브스카이트에 집중한다: 글로벌 연구 경쟁 구도

성균관대학교 박남규 교수 연구팀은 클래리베이트 Web of Science Core Collection을 주요 데이터베이스로 활용하여, “Perovskite Solar Cell”을 핵심 검색어로 2010~2025년 간의 연구 논문(Article)과 리뷰 논문(Review)을 수집하고 분석했습니다.

데이터 전처리와 피인용 지표, 연구 생산성·영향력 산출은 InCites Benchmarking & Analytics 플랫폼을 기반으로 수행되었으며, 2025년 5월 기준 데이터를 반영하였습니다. 이에 따른 주요 발견 사항은 다음과 같습니다.

주요 발견 사항

연구 활성화

페로브스카이트 태양전지는 신소재 흡광층을 기반으로 기술적 차별화와 기존 태양광 산업과의 상보적 특성을 동시에 지닌 차세대 기술로서 전세계적인 관심이 집중되었습니다. 이러한 관심은 페로브스카이트 태양전지 관련 연구성과를 통해 확인되었습니다. PSCs 분야 출판 논문 수는 2012년 4편에서 2024년 6,130편으로 13년 만에 약 1500배 이상 증가했습니다.

Source: Web of Science, and Park, N. G. Methodologies for high efficiency perovskite solar cells. Nano Converg. 2016, 3, 1-13.

탄소중립에 대한 국제사회의 관심이 높아짐에 따라 친환경 에너지의 수요가 증가하고, 다중접합 기술 도입 등을 통해 광전변환효율과 안정성을 높이기 위한 연구가 지속되고 있습니다. 이에 따라 페로브스카이트 태양전지 기술을 선점하기 위한 국가, 기관 간의 경쟁이 본격화되고 연구 또한 더욱 활성화될 것으로 전망됩니다.

국가별 연구 성과

세계 페로브스카이트 태양전지 연구를 심층적으로 살펴보기 위해 아래 그림과 같이 최근10년간 (2016년-2025년) 페로브스카이트 태양전지 분야에서의 연구 경쟁력을 분석했습니다. 연구의 양적 측면에서는 중국, 미국, 한국, 인도, 독일, 영국 순으로 높은 연구 생산성을 보였으며, 인용 수 기준 전세계 상위 1% 논문 수는 중국, 미국, 한국, 독일, 스위스, 영국 순으로 나타났습니다. 논문 수, Top 1% 논문 수, 인용 수 모두 중국, 미국, 한국이 차례대로 1,2,3위를 차지했으며, 인구 수 대비 논문 수를 고려했을 때는 한국이 중국과 미국의 약4배의 연구 생산성을 갖고 있는 것으로 분석되었습니다.

세계 페로브스카이트 태양전지 연구자와 성과

페로브스카이트 태양전지는 2010년 이후 짧은 기간 동안 광전변환효율(PCE)이 급격히 향상되며 차세대 태양전지 기술로 주목받고 있습니다. 특히 지난 15년간 세계 상위 연구자들이 기술 발전을 견인하며 상용화 가능성을 높였습니다. 이들의 연구는 효율 향상뿐 아니라 산업계로의 확산에도 큰 영향을 미쳤습니다. 성균관대학교 박남규 교수는 “페로브스카이트 기술은 이제 지구를 넘어 우주로 확장될 수 있는 무한한 가능성을 보여주고 있다”고 언급하며, 미래 에너지 전환의 새로운 비전을 제시했습니다.

영국 옥스퍼드 대학교의 Henry Snaith 교수는 가장 높은 피인용 수를 기록하며 Oxford PV 공동 창립자로서 상용화를 선도하고 있습니다. 스위스 로잔공대의 Michael Graetzel 교수는 염료감응형 태양전지(DSSC) 개념을 최초로 도입해 페로브스카이트 연구의 기틀을 마련했습니다. 한국에서는 성균관대학교 박남규 교수가 최초의 전고체형 페로브스카이트 태양전지를 개발하며 세계 4위의 연구 영향력을 기록했습니다. 그는 2024년 Eni Award를 수상하며 노벨상 후보로 꾸준히 거론되고 있습니다.

페로브스카이트 태양전지는 단순한 소재 혁신을 넘어 에너지 산업의 패러다임을 바꾸는 핵심 기술로 자리 잡고 있습니다. 향후 10년, 이 기술이 가져올 변화는 태양광을 넘어 우주까지 확장될 것입니다.

더 자세한 내용은 보고서 전문을 통해 확인하세요.

InCites Benchmarking & Analytics Web Of Science