자외선까지 전기로 바꾸는 태양전지 나왔다

2019.12.30 14:43
장재형 광주과학기술원(GIST) 전기전자컴퓨터공학부 교수 연구팀이 자외선과 가시광, 적외선 태양광을 모두 전기 에너지로 변환할 수 있는 ‘하이브리드 유연박막태양전지 기술’을 개발했다. GIST 제공
장재형 광주과학기술원(GIST) 전기전자컴퓨터공학부 교수 연구팀이 자외선과 가시광, 적외선 태양광을 모두 전기 에너지로 변환할 수 있는 ‘하이브리드 유연박막태양전지 기술’을 개발했다. GIST 제공

국내 연구진이 가시광선과 적외선 외에 자외선까지 전기 에너지로 변환시키는 기술을 개발했다.


광주과학기술원(GIST)은 장재형 전기전자컴퓨터공학부 교수 연구팀이 자외선과 가시광, 적외선 태양광을 모두 전기 에너지로 변환하는 ‘하이브리드 유연박막태양전지 기술’을 개발했다고 30일 밝혔다.


CIGS 박막태양전지는 구리(CU), 인듐(In), 갈륨(Ga), 셀레늄(Se)의 4원소로 구성된 화합물로 이뤄진 태양전지다. 실리콘보다 빛을 10배 이상 잘 흡수하고, 화학적으로 안정적이며 내구성도 높다. 적은 재료 소모와 간소화된 공정만으로도 높은 효율을 보인다. 비(非) 실리콘 태양전지 중에서 에너지 변환효율이 가장 높다. 하지만 CIGS 유연박막태양전지는 자외선을 태양전지 상부의 투명전극에서 흡수해 자외선을 전기에너지로 변환하지 못하는 한계가 있다.


연구팀은 금속과 할로겐족이 결합된 반도체 물질인 페로브스카이트에 주목했다. 페로브스카이트는 자외선을 가시광으로 변환하는 발광특성을 갖고 있다. 연구팀이 이 특성을 이용해 자외선 영역의 빛을 흡수해 가시광선 대역의 빛을 발광하는 페로브스카이트 형광체를 만든 후, 이를 CIGS 태양전지의 투명전극 층 위에 발랐다. 


그 결과 유연박막태양전지가 가시광과 적외선, 자외선까지의 태양광을 전기에너지로 변환할 수 있음을 확인했다. 연구팀은 페로브스카이트의 두께를 조절해 소자 표면에서의 반사를 최소화해 효율을 극대화하도록 설계했다.


장 교수는 “고효율 유연 태양전지는 건물일체형 태양전지와 전기자동차, 드론 등 여러 분야에서 쓸 수 있다”며 “페로브스카이트 태양전지의 응용 연구는 차세대 하이브리드 태양전지 양산화에 큰 역할을 할 것”이라고 말했다.


이번 연구결과는 국제학술지 ‘나노스케일’ 지난달 28일 표지논문으로 게재됐다.

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