국내 연구진, 다채로운 색상의 고안정성 창호용 태양전지 개발

[이뉴스투데이 강민수 기자] 국내 연구진이 안정성과 심미성을 지닌, 창호용으로 사용 가능한 무기 박막 태양전지 기술을 개발했다. 

민병권 한국과학기술연구원 청청에너지연구센터 박사와 도영락 국민대학교 응용화학과 교수 공동연구팀은 프린팅 기반 저가형 코팅공정의 박막 태양전지 기술과 1차원 광결정 기술의 융합을 통해 다양한 색상의 창문으로 사용 가능한 박막 태양전지 기술을 개발했다고 11일 밝혔다.

태양전지가 창호용으로 응용되기 위해서는 일정 부분 투광성을 가지고 있어야 하고, 다채로운 색상 구현을 통한 심미성 확보가 중요하다.

아울러 오랜 시간 유지될 수 있는 내구성 확보가 필수적인데, 지금까지 창호용으로 개발된 유기소재 기반의 태양전지들은 안정성 확보에 어려움이 있어 상용화 단계에 이르지 못했다. 

공동연구팀은 이미 안정성이 검증된 CIGS 박막 태양전지를 투명 전도성 기판에 제조하고, 1차원 광결정 필름을 태양전지 안팎으로 양면 결합을 했다.

연구진은 1차원 광결정 필름의 구조제어를 통해 빛의 투과 또는 반사 효율을 세밀하게 조절함으로써 색상의 선명도는 높이고 태양전지의 빛 흡수 손실은 최소화하는 기술을 개발했다.

이번 연구는 다채로운 색상 구현에 성공해 심미성을 높이고, 일정 투광성을 확보하여 창호용 태양전지로 응용 가능한 새로운 태양전지 기술을 제시한 의의를 갖는다. 

연구진은 CIGS 박막 제조에 있어서 기존의 진공 증착 방법이 아닌 저가의 용액 코팅법을 이용했다.

기존의 용액공정을 통한 CIGS 박막 태양전지는 기존 진공증착법 보다 낮은 효율을 보이고 있었으나, 본 연구진은 꾸준한 기술 개발을 통해 현재 효율이 15%에 이르는 세계 최고 수준의 고효율 단위 셀 기술을 보유하는데 성공해 저비용으로 태양전지를 제조할 수 있는 토대를 마련했다. 

민병권 KIST 박사는 “이번에 개발된 박막 태양전지 기술의 가장 큰 장점은 아름다운 색상을 띄면서도 고효율과 고내구성 및 투광성을 확보할 수 있다는 점”이라며 “향후 건물일체형 창호용 태양전지에 적용하여 관련 산업 창출에도 기여할 수 있을 것으로 기대한다”고 밝혔다. 

한편 이번 연구는 산업통상자원부와 한국에너지기술평가원이 시행하는 에너지기술개발사업의 지원을 받아 수행 됐으며, 나노 및 에너지소재분야 최상위급 과학학술지인 ‘ACS Applied Materials & Interfaces, IF : 7.145)에 5월3일 게재됐다.