국내 연구진이 도심 환경에 아름다움을 더해줄 컬러 태양전지 구현에 성공했다. 다채로운 태양전지 활용이 가능해질 전망이다.
한국전자통신연구원(ETRI)은 어두운 색을 띠는 기존 태양전지에 추가 공정이나 비용 없이 다양한 색상구현이 가능한 친환경 컬러 CIGS 박막 태양전지 개발에 성공했다고 25일 밝혔다.
CIGS는 구리와 인듐, 갈륨, 셀레늄 등으로 이뤄진 화합물을 뜻한다.
CIGS 박막 태양전지는 태양광을 전기에너지로 변환시키는 데 사용되는 차세대 태양전지다. 유리기판 등에 CIGS를 얇은 막으로 쌓아 올려 제작한다. 비 실리콘 계열 태양전지 중에서 높은 광 흡수율을 가져 에너지 변환 효율이 가장 뛰어나고 안정성이 좋다. 또 실리콘 계열 태양전지에 비해 원자재 소비가 적으며 공정 비용과 재료비용도 저렴하다.
연구진은 물 위에 떠 있는 기름띠가 무지개색으로 보이는 빛의 간섭 현상에 착안해 박막 구성층 두께를 조절함으로써 여러 색깔을 구현하는데 성공했다. 추가 공정이나 비용 없이 태양전지에 보라, 녹색, 청색 등 7가지 이상 색깔을 구현해낼 수 있어 상용화에 한 걸음 더 다가섰다는 평가다.
연구진이 구현한 박막 태양전지 두께는 3마이크로미터(㎛)에 불과하며 유리기판뿐만 아니라 유연기판에 코팅도 가능하다. 구부리거나 접을 수 있는 형태로 제작할 수 있어 건물 유리창에 부착하는 등 차세대 친환경 에너지원으로 쓰임새가 다양해질 전망이다.
기존에는 유해 중금속인 카드뮴을 완충층에 일부 함유했는데, 연구진은 인체에 무해한 아연 함유 소재를 이용했다. 변환효율도 유사 수준이었다.
연구진은 또 세계 최초로 태양전지 효율 향상 메커니즘을 규명했다.
앞으로는 이들 기술을 태양광 모듈, 도심형 건축물 건자재 및 이동체, 휴대용 기기 등에 적용할 계획이다. 친환경 색상 구현기술을 유연기판에 적용, 고효율 태양전지도 개발한다.
강성원 ICT창의연구소장은 “전력 수요 공급이 불균형한 현대 사회에서 차세대 신재생 에너지원을 확보하는 일이 매우 중요해졌다”며 “미래사회를 대비하기 위한 박막 태양전지 기술 개발을 선도하고 친환경 미래 에너지원 확보에 기여할 것”이라고 말했다.
대전=김영준기자 kyj85@etnews.com
