건물 유리창서 전기 생산하는 ‘투명 실리콘 태양전지’ 나와

UNIST 서관용 교수 연구팀, 미세구조 만들어 제작
최고 12.2% 광전변환 효율 기록
건물 유리창이나 자동차 선루프에 설치해 전기를 얻을 수 있는 투명 실리콘 태양전지가 개발됐다. 앞으로 건물일체형 태양광발전 시스템이나 차량용 태양광 등 다양한 분야에 쓰일 것으로 예상된다.

울산과학기술원(UNIST)은 서관용(에너지 및 화학공학부) 교수 연구팀이 어둡고 탁한 색을 띠는 '결정질 실리콘 태양전지'를 투명하게 만드는 기술을 개발했다고 12일 밝혔다.

결정질 실리콘 태양전지는 규칙적인 원자배열 구조를 갖는 실리콘을 광활성층으로 이용해 전기를 생산한다. 광전변환 효율이 높고, 안정성을 갖춰 현재 태양전지 시장의 90% 이상을 결정질 실리콘 태양전지가 차지한다.

하지만, 실리콘 태양전지는 주로 가시광선 영역의 태양광을 흡수해 전기에너지를 생산하기 때문에 투명하게 만들기 어려웠다.

연구팀은 실리콘 위에 사람의 눈에 보이지 않는 미세구조(마이크로 구조)를 만들어 이 영역에서는 가시광선을 투과시키고, 실리콘 영역에서는 가시광선을 포함한 태양광을 흡수하도록 설계했다.

아울러 결정실 실리콘 태양전지의 광흡수 영역을 200㎛ 두께로 구현해 300∼1100㎚(나노미터) 파장 영역을 효과적으로 흡수하도록 설계하고, 광투과 영역의 크기와 간격을 조절해 광투과율 조절을 가능케 했다.

이를 기반으로 제작된 투명 결정질 실리콘 태양전지는 20% 투과도에서 최고 12.2%의 광전변환 효율을 기록했다. 이는 지금까지 개발된 무색·투명 태양전지 중 가장 높은 효율이라고 연구팀은 설명했다. 기존 제조시설을 그대로 이용할 수 있어 상용화 가능성도 높은 것으로 평가받고 있다.

서관용 UNIST 교수는 "결정질 실리콘을 기반으로 고효율 투명 태양전지를 개발함에 따라 투명 태양전지의 상용화가 한층 빨라질 것"이라며 "다양한 결정질 실리콘 기반 전자소자에 적용할 수 있어 매력적인 친환경 변환 소자로 주목받을 것"이라고 말했다.

이 연구결과는 국제 학술지 셀의 자매지 '줄(Joule·12일자)'에 실렸으며, 산업부와 과기정통부의 지원을 받아 이강민·김남우 석박사 통합과정 연구원이 1저자로 연구에 참여했다.이준기기자 bongchu@dt.co.kr