다양한 컬러에 고효율…'건물 외벽에 붙이는 태양전지' 개발

(울산=연합뉴스) 허광무 기자 = 알록달록한 모자이크처럼 건축물 외벽에 부착할 수 있는 태양전지가 개발됐다.

장성연 울산과학기술원(UNIST) 에너지화학공학부 교수팀과 도영락 국민대 응용화학부 교수팀은 '풀컬러 페로브스카이트(Full Color Perovskite) 태양전지'를 개발했다고 24일 밝혔다.

이 태양전지는 빨강·초록·파랑을 조합해 1천680만여개 색상을 표현할 수 있다. 태양전지 효율은 유지하면서도 다양한 색상을 구현할 수 있어 실제 건축물에 적용하기 유리한 기술로 주목받고 있다.

태양전지는 대부분 태양광 파장 중 가시광선을 흡수해 빛에너지를 전기에너지로 바꾼다.

이 태양전지에 색상을 입히려면 가시광선 일부를 반사하도록 만들어야 해서 전지가 흡수할 수 있는 파장대가 줄어든다. 결과적으로 색상을 구현하면 전지 효율이 낮아지는 것이다.

또 상용화된 실리콘 태양전지의 발전효율은 태양광이 전지로 들어오는 각도(입사각도)에 큰 영향을 받는다. 이 때문에 건물 외벽처럼 태양광이 비스듬히 들어오는 곳에는 설치하기 어렵다.

공동연구팀은 빛 반사 영역을 최소화한 나노 필터와 입사각 영향을 받지 않는 페로브스카이트 태양전지를 이용해 두 문제를 해결했다.

나노 필터가 빛 반사 파장과 각도를 최소화한 덕분에 태양전지는 색상을 띠면서도 최대한 많은 태양광을 흡수했다. 또 페로브스카이트 태양전지는 태양광 입사각이 달라져도 발전효율 저하가 거의 없어 일정한 효율을 유지할 수 있었다.

실제 나노 필터를 적용한 풀컬러 페로브스카이트 태양전지 효율은 19%에 달했다.

연구진은 나노 필터에 자외선을 차단하는 기능도 추가했다.

자외선이 가진 높은 에너지는 태양전지를 노화시키는 주범인데, 이 부분을 나노 필터로 제거한 것이다. 그 결과 태양전지 안정성은 더 높아졌다.

장성연 교수는 "이번에 개발한 태양전지는 매우 선명한 색깔을 구현하면서도 광전변환 효율과 안전성이 높다"면서 "건축물 외벽에 적용하면 미적 감각을 살리면서 에너지를 생산하는 두 목표를 달성할 수 있어 앞으로 건축 분야에서 수요를 불러일으킬 것으로 기대된다"고 밝혔다.

이번 연구는 미국화학회(ACS)에서 발행하는 학술지 'ACS 나노(Nano)' 10월호에 게재됐다.

hkm@yna.co.kr

<저작권자(c) 연합뉴스, 무단 전재-재배포 금지> 2019/10/24 14:56 송고