한국에너지기술연구원(원장 김종남)은 '에너지 전환 3020/4035 실현을 위한 재생에너지 혁신기술 개발' 과제 일환으로 태양광으로 전기를 생산할 수 있는 'CIGS 투명 태양전지' 기술을 개발했다고 4일 밝혔다.
투명 태양전지는 전기 생산 뿐 아니라 빛 투과 효과도 있어 건물 외벽과 창호, 도시 구조물 등 다양한 분야 에너지 하베스팅 전지로 주목받고 있다. 특히, 'CIGS 박막 태양전지'를 이용한 투명 태양전지 기술에 대한 연구가 활발하게 진행되고 있다.
광 흡수율이 높아 차세대 태양전지로 주목받지만, 투광성을 확보하기 위해 전지 일부를 긁어내거나 구멍을 뚫는 등 물질적 가공에 의한 손상으로 효율이 떨어진다는 문제가 있다.
연구팀은 CIGS 광 흡수층 양쪽에 기존 몰리브데늄 금속 전극 대신 투명한 인듐 주석 산화물 전극을 사용했다. 광 흡수층의 두께를 기존 2㎛에서 0.3㎛ 이하로 줄여 가시광 투과율을 높였다.
얇은 광 흡수층과 양면 투명전극 이용으로 자연스럽게 투광성을 확보할 수 있어 기존 기술에 비해 공정이 간단하고 제작 시간도 절반 이하로 줄일 수 있는 것도 강점이다.
얇은 광 흡수층으로 인한 효율 저하 문제는 나노 표면구조를 갖는 저반사 광 산란층 설계를 통해 해결했다. 발전 효율은 10%(단면 기준)로 기존 투명 태양전지 효율(5∼6%)보다 두 배가량 높고, 양면으로는 최대 15%의 효율을 낼 수 있다.
조준식 책임연구원은 “앞으로 광 흡수층의 두께를 더 줄이면서도 효율은 유지, 대면적화하는 연구를 진행해 기업들이 기술이전 받을 수 있도록 기술을 고도화해 나가겠다”고 말했다.
충청=강우성기자 kws9240@etnews.com