태양전지, 투명하고 유연하게 제작 성공

■ 태양전지, 투명하고 유연하게 제작 성공

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● 태양전지에서는 빛의 흡수나 투과뿐 아니라 반사도 일어난다. 대부분 반사되는 빛을 활용하지 못하는데, 이를 다시 태양전지로 흡수할 구조로 만들었다. 막대 윗부분에서 반사된 빛이 바로 옆 막대에서 흡수되도록 설계한 것이다. 최경진 교수는 “기존 투명 태양전지들은 딱딱한 유리 기판 위에 제작돼 응용 범위가 제한적”이라며, “이번에 개발한 태양전지는 수십 번의 굽힘 시험을 해도 95% 이상 초기 효율을 유지해 건물이나 차량 유리, 휴대용 전자 장치에 적용할 수 있을 것”이라고 기대했다.

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태양전지가 투명해지면, 건물 창문과 전자 장치의 투명 기판에서 전기를 생산할 수 있다. 여기에 유연성까지 갖추면, 몸에 착용하거나 휴대용으로 활용할 수 있게 된다. 국내 연구진이 이러한 성능을 갖춘 태양전지를 개발했다. 울산과학기술연구원(UNIST)은 최경진 신소재 공학부 교수팀이 ‘실리콘 마이크로와이어 복합체’를 이용한 유연하고, 투명한 태양전지를 개발했다고 2019년 12월 26일 밝혔다.

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● 햇빛은 물질과 만나 흡수, 투과, 반사된다. 태양전지는 태양광이 광활성층에 흡수되며 전기를 생산한다. 우리 눈에 투명하게 보이는 물체는 태양광 중 가시광선이 물체를 투과한 경우인데, 가시광선을 흡수하는 실리콘 태양전지를 투명하게 만들면, 흡수할 태양광이 줄어 효율이 떨어진다.

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최경진 교수팀은 ‘투명하고 유연한 고분자 기판’과 ‘특수한 형상으로 제작된 실리콘 막대’를 이용해 문제를 해결했다. 태양전지에서 실리콘 막대가 광활성층 역할을 해 태양광을 흡수하고, 전기를 생산하도록 제작했다. 실리콘 막대들은 눈으로 볼 수 없는 간격으로 배치돼 투명하게 보인다. 따라서, 태양전지 기판 자체의 투명·유연한 성질이 그대로 남게 된다. 연구진은 실리콘 막대의 형상을 바꿔 투명도는 유지하고, 빛 흡수는 늘렸다. 연구 결과는 광학 분야 국제 학술지 ‘Light, Science & Applications’에 2019년 12월 12일자로 게재됐다.