투명한 컬러 태양전지를 창에 붙여 쓴다

UNIST 최경진 교수팀, 유연한 투명 컬러 태양전지 개발
최대 전력변환효율 7.38%에 고온다습 환경에서도 견뎌

울산과학기술원 신소재공학과 최경진 교수가 유연한 투명 컬러 태양전지를 굽혀 보이고 있다. 울산과학기술원 제공

[파이낸셜뉴스] 울산과학기술원(UNIST) 신소재공학과 최경진 교수팀이 잘 휘어지고 투명한 컬러 태양전지를 개발했다. 최경진 교수는 "이 태양전지에 다양한 색을 입혀 건물 창에 붙여 사용할 수 있으며, 차량이나 휴대용 전자기기 등 다양한 응용 분야에 쓸 수 있을 것"이라고 말했다.

30일 연구진에 따르면, 이 투명한 컬러 태양전지의 전력변환효율은 평균 가시광선 투명도가 45%일때 7.38%, 60%일때 5.52%의 효율을 기록했다.

연구진은 이 컬러 투명태양전지를 이용해 유연성과 온도, 습도 실험을 진행했다. 그결과 태양전지를 거의 반쯤으로 굽히는 수준(굽힘 반경 8mm)의 굽힘 테스트를 1000번 반복해도 초기 효율의 95% 이상을 유지했다. 또 온도 85도, 습도 85%의 환경에서도 1500시간을 견뎠다.

이 투명한 컬러 태양전지는 1000분의 1㎜ 두께의 태양광 흡수 웨이퍼에 잘 휘어지는 기판을 이용해 만들었다. 또 실리콘에 미세구멍을 조밀하게 뚫었다. 이 작은 구멍들이 딱딱한 실리콘을 구부려도 균열이 생기지 않고 고무수준으로 잘 휘어지게 만든 것이다. 또한 이 작은 구멍에 색을 입힌 고분자 물질로 채워 다양한 컬러 태양전지를 만들 수 았다.

울산과학기술원 신소재공학과 최경진 교수팀이 개발한 유연한 투명 컬러 태양전지는 다양한 색으로 만들 수 있다. 울산과학기술원 제공

연구진은 태양전지 개발과정에서 기계적 특성을 분석하는 전산 시뮬레이션을 통해 고분자 재료가 굽힘 동안 응력을 방출해 유연성이 한 층 더 증가한다는 사실도 알아냈다. 최 교수는 "이번 연구는 기계적 특성에 대한 전산 시뮬레이션을 유연 태양전지개발에 적용한 매우 새로운 시도"라고 설명했다.

이번 연구는 첨단 기능성 소재 분야의 세계적 학술지인 '어드밴스드 펑셔널 머터리얼즈(Advanced Functional Materials)'에 17일 온라인 게재됐다.