한국과학기술연구원(KIST)은 최원준 광전소재연구단 박사와 백승협 전자재료연구단 박사가 공동으로 열전소자를 장착한 태양전지를 개발했다고 25일 밝혔다.
최 박사는 현재 가장 효율이 높은 태양전지 기술로 알려진 '갈륨아세나이트' 화합물 반도체를 이용한 집광형 태양전지 기술을 연구해왔으며, 백 박사는 비스무스 텔루라이드 열전반도체를 이용해 버리는 열을 이용한 발전 소자 연구를 진행해왔다. 연구진은 울산과학기술연구원(UNIST)의 이기석·백정민 교수의 이론적 지원을 받아 기존 태양전지 기술이 갖고 있던 한계를 극복한 '융합전지'를 개발했다.
갈륨아세나이드 기반 태양전지는 태양광을 전기로 바꾸는 광변환 효율이 기존 실리콘 태양전지보다 두 배 이상 높으며, 렌즈나 거울 등을 사용하면 효율을 더 높일 수 있는 것으로 알려져 있다. 하지만 태양광을 모으는 정도가 높아질수록 많은 열이 발생해 효율이 급격히 떨어지는 한계가 있었다.
연구팀은 비스무스 텔루라이드 열전반도체가 열을 전기로, 전기를 열로 바꾸는 '열전현상'이 매우 탁월한 것에 주목했다. 이 열전 반도체는 냉매를 이용하지 않는 전자냉각 시스템이나 자동차 등에서 버려지는 열을 이용한 전기생산이 가능한 기술이다.
연구팀은 기존 집광형 태양전지가 발생하는 열 때문에 효율이 떨어지는 문제를 해결하기 위해 열을 전기로 바꿀 수 있는 열전 소자를 집광형 태양전지와 융합하는 기술을 구현했다.
최원준 박사는 "융합연구를 통해 기존 집광형 태양전지의 효율저하 문제를 극복하는 집광형 광전·열전 융합전지의 가능성을 확인했다"며 "앞으로 고효율 클린 에너지 발전 산업에 크게 기여할 것"이라고 말했다.
이번 연구결과는 에너지 분야 국제 학술지 '나노 에너지'에 게재됐다.
남도영기자 namdo0@dt.co.kr
한국과학기술연구원(KIST) 최원준·백승협 박사팀이 개발한 집광형 광전·열전 융합전지의 모습(KIST 제공)
