태양전지 주머니에서 꺼내 쓴다

2019.06.02 12:24
김주영 울산과학기술대(UNIST) 신소재공학부 교수와 송명훈 교수 공동연구팀은 접을 수 있는 수준의 ′페로브스카이트 태양전지′(PeSC)를 개발했다. UNIST 제공
김주영 울산과학기술대(UNIST) 신소재공학부 교수와 송명훈 교수 공동연구팀은 접을 수 있는 수준의 '페로브스카이트 태양전지'(PeSC)를 개발했다. UNIST 제공

국내 연구진이 평상시에는 접어서 주머니에 넣고 다니다가 필요할 때마다 꺼내 펼쳐 쓸 수 있는 차세대 태양전지를 개발했다. 

 

김주영 울산과학기술대(UNIST) 신소재공학부 교수와 송명훈 교수 공동연구팀은 천 번 이상 접었다 폈다 할 수 있을 정도로 유연한 페로브스카이트 태양전지(PeSC)를 개발했다고 2일 밝혔다.

 

PeSC는 생산 비용이 낮고 효율은 높아 차세대 태양전지로 주목받고 있다. 실리콘 태양전지와 달리 전극과 기판 소재도 자유롭게 바꿀 수 있어 유연화가 가능하다는 장점도 있다. 하지만 지금까지 연구는 유연성 향상보다는 효율 향상에 집중하다 보니 접지는 못하고 둥글게 말 수 있는 정도까지만 개발됐다.

 

연구팀은 태양전지의 유연성을 예측하기 위해 실제 환경과 다르게 측정되던 PeSC의 물성을 직접 재는 실험을 했다. PeSC에서 빛을 받아 전자를 만드는 층인 페로브스카이트 박막은 실제 전지와 다른 조건의 박막을 이용하거나 간접적인 물성 분석법이 쓰였다. 연구팀은 실제 PeSC 조건에서 박막 실험을 통해 정확한 물리적 특성을 측정했다.

 

다른 태양전지 구성층의 물리적 특성도 분석해 유연성이 극대화된 태양전지를 설계했다. PeSC의 유연성을 제한하는 금속산화물 투명전극을 유연한 초박막 금속 투명전극으로 바꿨다. 고분자 기판의 두께도 기존엔 머리카락 한 개 두께 수준이던 100마이크로미터(㎛, 100만분의 1m)에서 15㎛로 줄였다. 이를 통해 제작된 PeSC는 접힌 부분의 반지름이 1㎜가 되도록 1000회 이상 굽혀도 효율을 그대로 유지했다.

 

김 교수는 “이번 연구로 PeSC 유연성을 정확하게 예측하고 극대화할 수 있게 됐다”며 “다양한 조건의 페로브스카이트 박막 물성 분석 결과를 활용해 유연성 뿐 아니라 광전 효율도 향상시킬 계획”이라고 말했다. 송 교수는 “PeSC를 웨어러블 디바이스 등에 확대하면 실생활에 더 가까운 태양전지 기술이 될 것으로 기대한다”고 말했다.

 

안승민 UNIST 신소재공학부 박사후연구원과 정의대 석박사통합과정생이 1저자로 참여한 연구결과는 지난달 23일 국제학술지 ‘나노 레터스’ 온라인판에 실렸다.

 

왼쪽부터 송명훈 UNIST 신소재공학부 교수, 안승민 박사후연구원,  정의대 석박사통합과정생, 김주영 교수. UNIST 제공
왼쪽부터 송명훈 UNIST 신소재공학부 교수, 안승민 박사후연구원, 정의대 석박사통합과정생, 김주영 교수. UNIST 제공

 

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