알록달록 1680만 색상 구현하는 태양전지 나왔다

2019.10.24 17:27

 

울산과학기술원(UNIST)과 국민대 공동연구팀은 나노필터와 페로브스카이트를 이용해, 건출물 외벽에 부착이 가능하면서도 다양한 색상으로 구현 가능한 태양전지를 개발했다. UNIST 제공 풀컬러 페로브스카이트 태양전지의 구조 및 색상구현
울산과학기술원(UNIST)과 국민대 공동연구팀은 나노필터와 페로브스카이트를 이용해, 건출물 외벽에 부착이 가능하면서도 다양한 색상으로 구현 가능한 태양전지를 개발했다. 사진은 '풀컬러 페로브스카이트 태양전지'로 다양한 색상을 구현한 모습. UNIST 제공

유럽 오래된 성당의 스테인드글라스처럼 알록달록한 태양전지로 건축물을 꾸미고 친환경적으로 에너지를 생산할 수 있는 기술이 개발됐다. 

 

울산과학기술원(UNIST)은 건출물 외벽에 부착이 가능하면서도 다양한 색상을 낼 수 있는 태양전지를 개발했다고 24일 밝혔다. 

 

장성연 UNIST 에너지화학공학부 교수와 도영락 국민대 응용화학부 교수팀은 기존 태양전지의 에너지 생산 효율을 유지하면서도 여러 색상으로 만들 수 있는 '풀컬러 페로브스카이트 태양전지'를 개발했다. 빨강과 초록, 파랑을 조합해 약 1680만 가지 다양한 색상을 표현할 수 있다. 

 

태양전지는 태양광 파장 중 가시광선을 흡수해 빛에너지를 전기에너지로 바꾼다. 하지만 기존 실리콘 태양전지에 색상을 입히면 그 파장에 해당하는 빛이 반사돼 에너지 생산 효율이 떨어진다. 기존 태양전지의 발전 효율이 태양광이 들어오는 각도(입사각도)에 큰 영향을 받기 때문이다. 그래서 건물 외벽처럼 태양광이 비스듬하게 드는 곳에서는 발전 효율이 매우 낮다.

 

연구팀은 빛을 반사하는 영역을 최소화시키는 나노필터와, 실리콘과 달리 입사각의 영향을 받지 않는 재료인 페로브스카이트를 이용해 이 문제들을 해결했다. 나노필터가 빛 반사를 최소화하고 페로브스카이트가 태양 입사각에 의존하지 않아, 다양한 색상을 띠면서도 에너지 생산 효율을 그대로 유지하는 태양전지를 만든 것이다. 실험 결과 풀컬러 페로브스카이트 태양전지의 발전 효율은 19%로 20% 초반대인 일반 페로브스카이트 태양전지의 효율과 큰 차이를 보이지 않았다. 

 

연구팀은 나노필터에 자외선을 차단하는 기능도 추가해 자외선에 의해 전지가 손상되는 현상도 방지했다. 이 덕분에 태양전지의 안정성은 더욱 높아졌다.

 

장성연 교수는 "이번에 개발한 풀컬러 페로브스카이트 태양전지는 매우 선명한 색상을 구현하면서도 에너지 생산 효율과 안정성이 높다"며 "건축물 외벽에 적용하면 아름다움을 살리면서도 친환경 에너지를 생산할 수 있을 것"이라고 기대했다.

 

이 연구 결과는 나노 분야 국제학술지 'ACS 나노' 10월호에 발표됐다.

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