국내 연구진이 에너지 생산과 저장, 사용 기능을 일체화한 전지 기술을 개발했다. 실내 조명으로도 충전 가능해 빛이 있는 곳이면 어디에서나 사용할 수 있다.
울산과학기술원(UNIST·총장 정무영)은 이상영, 서관용 에너지 및 화학공학부 교수팀(이상 이 교수팀)이 '태양전지-배터리 일체형 모바일 전원(에너지 소자)'을 개발했다고 4일 밝혔다.
이 교수팀은 이 소자를 고효율 결정질 실리콘 태양전지 모듈 위에 고체형 리튬이온 배터리를 박막으로 프린트해 만들었다. 알루미늄 박막을 태양전지 전극과 리튬이온 배터리 집전체로 상호 공유하도록 일체화한 구조다. 즉 프린팅 기술로 고체 형태인 음극, 전해질, 양극을 순서대로 인쇄해 태양전지와 배터리를 연결할 때 발생하는 저항과 공간 손실을 최소화하고, 최종 소자의 소형· 박막화도 가능하도록 했다.
개발 소자를 시험한 결과, 기존에 보고된 일체형 에너지 소자 중 최고 수준의 광충전 효율(7.61%)을 나타냈다.
이 소자는 신용카드 안에 삽입할 수 있을 정도로 얇고, 카드에 장착한 LED조명을 켤 수 있을 만큼 휴대용 전원 사용하기에 충분했다. 태양광 아래서는 단 2분 만에 충전됐고, 조도가 10배 낮은 실내조명에서도 충전 가능했다. 60℃의 온도에서 안정적으로 에너지 생산과 저장 능력을 보였다.
이 교수는 “배터리 사용과 충전 문제를 동시에 해결할 수 있는 기술이다. 태양광 충전 때는 에너지, 출력 밀도가 높아 소형 전자기기는 물론 전기자동차용 보조 에너지원으로 활용할 수 있다”고 말했다.
이번 연구 성과는 영국왕립화학회 '에너지와 환경과학' 4월호 표지논문으로 실릴 예정이다.
울산=임동식기자 dslim@etnews.com
