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[과학을 읽다]창호용 태양전지…색(色)을 만나다

최종수정 2017.05.12 04:04 기사입력 2017.05.11 12:00

국내연구팀,다양한 색상 갖는 투광형 태양전지 개발

▲국내 연구팀이 새로운 개념의 창호용 태양전지를 개발했다.[사진제공=KIST]

[아시아경제 정종오 기자] 태양전지는 앞으로 친환경 에너지의 상징이 될 것으로 기대됩니다. 최근 외벽, 기둥, 창호 등 건물일체형 태양전지에 대한 관심이 높아지고 있습니다. KIST 연구팀이 새로운 개념의 창호용 태양전지를 내놓아 눈길이 쏠립니다. 이 태양전지는 창호의 투명성을 높였습니다. 여기에 머물지 않고 다양한 색을 입힐 수 있어 디자인 관점에서도 눈에 띕니다.

가까운 미래에 도시의 필요 전력을 충당하기 위한 가장 적합한 형태로 건물일체형 시스템(BIPV, Building Integrated Photovoltaic System)이 각광받고 있습니다. 매년 건물일체형 태양전지는 20% 이상의 고성장 중입니다. 대부분 결정질 실리콘 태양전지가 차지하고 있습니다.

문제는 대부분 단순한 응용수준에 그치고 있고 실리콘 태양전지가 불투명해 현대 건축물의 창호에는 적합하지 않다는 데 있습니다. 이 같은 단점을 극복하고 연구팀은 안정성과 심미성을 지닌 창호용으로 사용 가능한 무기 박막 태양전지 기술을 내놓았습니다.

태양전지가 창호용으로 응용되기 위해서는 일정 부분 투광성을 가지고 있어야 합니다. 여기에 여러 가지 색상 구현을 통한 심미성 확보가 중요합니다. 오랜 시간 유지될 수 있는 내구성 확보도 필수입니다. 지금까지 창호용으로 개발된 유기소재 기반의 태양전지들은 안정성 확보에 어려움이 있어 상용화 단계에 이르지 못했습니다.

연구팀은 이미 안정성이 검증된 CIGS 박막 태양전지를 투명 전도성 기판에 제조하고 1차원 광결정 필름을 태양전지 안팎으로 양면 결합을 했습니다. 연구팀은 1차원 광결정 필름의 구조제어를 통해 빛의 투과 또는 반사 효율을 세밀하게 조절함으로써 색상의 선명도는 높이고 태양전지의 빛 흡수 손실은 최소화하는 기술을 개발했습니다.
이번 연구는 다채로운 색상 구현에 성공해 심미성을 높이고 일정 투광성을 확보해 창호용 태양전지로 응용 가능한 새로운 태양전지 기술을 제시했다는 점에서 의의가 있습니다.

이번 연구는 한국과학기술연구원(KIST) 청청에너지연구센터 민병권 박사와 국민대학교 응용화학과 도영락 교수 공동연구팀이 수행했습니다. 연구 결과는 나노와 에너지소재분야 국제학술지인 'ACS Applied Materials & Interfaces' 5월3일자(논문명: Multiple-Color-Generating Cu(In,Ga)(S,Se)2 Thin-Film Solar Cells via Dichroic Film Incorporation for Power)에 실렸습니다.

민병권 박사는 "이번에 개발된 박막 태양전지 기술의 가장 큰 장점은 아름다운 색상을 띄면서도 고효율과 고내구성, 투광성을 확보할 수 있다는 점"이라며 "앞으로 건물일체형 창호용 태양전지에 적용해 관련 산업 창출에도 기여할 수 있을 것으로 기대한다"고 말했습니다.

민 교수는 "관련 기업과 기술이전 등 앞으로 제휴를 통해 상용화 제품을 만드는 곳에 집중할 것"이라고 덧붙였습니다.
▲이번에 개발된 태양전지는 다양한 색을 연출할 수 있다.[사진제공=KIST]



정종오 기자 ikokid@asiae.co.kr
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