화학뉴스

국내 연구진이 투명한 실리콘(Silicone) 태양전지를 개발했다.
울산과학기술원(UNIST) 에너지 및 화학공학부의 서관용 교수팀은 어둡고 탁한 색을 띠는 결정질 실리콘 태양전지를 투명하게 만드는데 처음으로 성공했다고 12월12일 밝혔다.
결정질 실리콘 태양전지는 규칙적인 원자배열 구조를 갖는 실리콘을 광활성층으로 이용해 전기를 생산한다.
광활성층은 태양광 에너지를 전기에너지로 변환하는(광전변환) 부분이며 결정질 실리콘은 광전변환 효율이 높고 안정성도 갖추고 있어 현재 태양전지 시장의 90% 이상을 결정질 실리콘 태양전지가 차지하고 있다.
하지만, 실리콘 태양전지는 주로 가시광선 영역의 태양광을 흡수해 전기에너지를 생산하기 때문에 투명하게 만들기는 어려운 것으로 알려져 있다.
서관용 교수팀은 투명한 실리콘 태양전지를 만들기 위해 실리콘 위에 미세구조를 도입했다.
사람이 2개 물체와 눈이 이루는 각도가 60분의 1도 이하이면 식별하지 못하는 원리를 이용해 만든 구조로 미세구조가 있는 곳은 가시광선을 투과하고 미세구조가 없는 실리콘 영역에서는 가시광선을 포함한 태양광을 흡수하게 된다.
연구진은 더 나아가 새로 개발한 투명 결정질 실리콘을 이용한 유리 같은 무색투명한 태양전지를 완성하고 최고 12.2%의 광전변환 효율을 얻었다.
지금까지 개발된 무색·투명한 태양전지 중 가장 높으며 광 투과율도 다양하게 조절 가능해 건물의 유리창부터 자동차 선루프까지 다양한 분야에 응용할 수 있다.
또 기존 실리콘 태양전지 생산설비를 그대로 이용할 수 있어 상용화 가능성이 크며, 앞으로 투명 결정질 실리콘 제작 기술을 태양전지 뿐만 아니라 다른 실리콘 기반 전자소자를 투명하게 만드는 연구로도 확장할 수도 있을 것으로 기대되고 있다.
서관용 교수는 “결정질 실리콘은 투명할 수 없다는 고정관념을 깬 매우 의미 있는 연구”라며 “개발한 태양전지는 투명성 뿐만 아니라 높은 효율과 옥외사용 안정성 등 투명 태양전지가 필요로 하는 모든 요소를 만족한다”고 강조했다.
연구에는 고려대 이승우 교수팀도 공동으로 참여했으며 연구 내용은 세계적 권위의 학술지 셀(Cell)의 에너지 분야 자매지인 줄(Joule)에 12월12일자로 공개됐다.
연구 수행은 산업통상자원부 산하 한국에너지기술평가원과 과학기술정보통신부 산하 한국연구재단의 지원으로 이루어졌다. (K)