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태양전지에 색동옷을 입히다…건물 일체형 컬러 태양전지 개발

경희대 최석원 교수·UNIST 송명훈 교수 연구팀
딱정벌레 표피 모방…건물 외벽·지붕·창호 등 활용 기대

(대전=뉴스1) 심영석 기자 | 2021-12-22 12:00 송고
컬러 페로브스카이트 태양전지 개념도(경희대 배상욱 대학원생 제공)© 뉴스1

국내 연구진이 대부분의 빛을 반사시켜 잿빛으로 보이는 딱정벌레 표피의 미세구조를 모방한 건물 일체형 컬러 태양전지를 개발했다.

22일 한국연구재단에 따르면 경희대 최석원 교수·UNIST 송명훈 교수 연구팀이 딱정벌레 표피를 모방한 고효율 색 반사 필름을 제작하고 이를 부착한 건물 일체형 컬러 페로브스카이트 태양전지를 제작했다.

건물 외벽, 지붕, 창호 등에 적용될 수 있는 건물 일체형 태양전지는 건물의 특색과 도시의 미관 등 심미적 요인도 중요하기에 다채로운 색상의 태양전지 개발 연구가 이뤄져 왔다.

하지만, 기존 컬러 태양전지는 태양광 흡수층의 흡수율을 제어해 효율이 낮아지거나 복잡한 광학설계 및 공정방식으로 인해 대형화 및 비용 절감에 한계가 있었다.

이에 연구팀은 딱정벌레 표피의 미세 나선구조에 의해 나타나는 빛 반사 현상을 모사한 색 반사 필름을 개발했다.

단일층 액정 소재의 반사율은 이론적으로 최대 50%에 불과하지만 액정의 자가조립을 이용한 나선구조를 유도, 반사율 100%의 초반사 필름을 제작한 것이다.

딱정벌레 표면에서의 높은 반사율이 두장의 나선구조층 사이 빛의 편광을 변환시켜주는 것에 착안해 반사율 100%의 초반사 필름을 제작했다.

나아가 연구팀은 대면적 저비용 제작에 유리한 습식공정 방식으로 색반사 필름을 페로브스카이트 태양전지에 적용했다.

연구팀은 현재 17% 내외의 전력 변환효율의 컬러 페로브스카이트 태양전지를 제작한 상태다.

향후 가혹한 외부환경에서의 컬러페로브스카이트 태양전지의 신뢰성 확보 연구를 진행할 계획이다.

한편, 이번 연구 성과는 에너지 분야 국제학술지 ‘나노에너지’에 5일 게재됐다.


km5030@news1.kr

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