태양전지는 맑은 날에는 전력을 잘 생산하지만 비가 오는 날에는 무용지물이다. 이를 보완하기 위해 태양전지와 마찰전기 나노 발전기를 결합한 하이브리드 전지가 개발됐다.
중국 수저우 대학 연구팀은 태양전지와 마찰전기 나노 발전기를 결합한 하이브리드 발전기에 대한 논문을 나노과학 학술지 ACS나노(미국화학회나노) 최신판에 소개했다. 모든 날씨에서도 발전할 수 있는 태양전지를 만드는 것이 연구목표다.
마찰전기 나노 발전기는 물질의 마찰에서 전하를 생성하는 장치다. 도로와 차량 타이어 마찰, 서로 마찰되는 옷 등에서 전력을 얻는다. 이번 연구에서는 비 오는 날에도 태양광 패널에서 전기를 생산할 수 있도록 빗방울 회전운동에서 에너지를 끌어내도록 설계됐다.
이런 아이디어가 완전히 새로운 것은 아니다. 이번 연구 성과는 전지 구조를 단순화해 효율을 크게 늘렸다는 점이다. 연구진은 에너지를 전송하는 전극을 공유하게 설계하는 등 두 발전기 구성을 통합했다. 마찰전기 나노 발전기가 태양전지를 보호하는 방수 장벽 역할도 한다. 하지만 두 발전기가 동시에 작동할 수는 없다. 원 젠(Wen Zhen) 연구원은 “상호 전극의 단순한 설계는 출력 효율을 크게 향상시킨다”고 설명했다.
상용화를 위해 생성되는 전력량을 늘리는 것이 과제다. 밤에 비가 많이 내린다는 점을 고려하면 24시간 발전하는 태양전지 등 재생에너지 잠재력을 키울 수 있다.
오대석기자 ods@etnews.com