재료연구원, 5.3% 광전변환효율
낮은 단가와 간단한 합성법 적용
대량생산까지 가능하게 만들어
[파이낸셜뉴스] 한국재료연구원(KIMS)은 표면재료연구본부 송명관 박사팀이 극한환경에서도 작동하는 고효율의 고체 섬유형 태양전지를 개발했다고 14일 밝혔다.
이 고체섬유형 태양전지는 실험군 대비 약 36% 향상시킨 5.3% 이상의 광전변환효율(PCE)을 가지고 있다.
이 섬유형 태양전지 기술은 낮은 단가와 간단한 합성방법을 이용해 대량생산이 가능해 미래 웨어러블 및 프린터블 시장을 주도할 것으로 보인다. 송명관 박사는 "향후 배터리와 같은 에너지 저장장치와 접목시켜 다양한 휴대용 전자기기의 전원공급 장치로 활용할 수 있을 것"이라고 전망했다.
전하가 이동하는 다공성-이산화티타늄층은 단위 부피당 표면적 값이 높아 광활성층인 염료의 흡착성이 우수하다는 장점이 있지만, 높은 밴드갭으로 가시광선 영역에서의 빛 수확이 어렵다는 단점이 있다.
연구진은 이를 보완하기 위해 광촉매가 합성된 전하수송층 소재 개발에 집중했다. 연구진은 다공성-이산화티타늄층에 은이 내장돼 있는 이산화규소 나노입자를 합성해 국부적 표면 플라스몬 공명(LSPR)을 통해 향상된 광 수확과 전하수송 효과를 얻었다.
연구진은 롤투롤 공정이 가능한 섬유형 태양전지를 개발한 바 있다.
기술의 핵심 소재를 개발한 CEN의 한상철 박사는 "세계 최초로 메조포러스 실리카 나노입자(MSNs)를 대량생산 할 수 있는 CEN의 SMBTM기술을 통해서 태양광 발전효율에 획기적 기틀이 마련되기를 바라며, 4차 산업과 우리 정부가 추구하는 재생에너지 및 2050 탄소중립 비전 정책에도 기여할 수 있기를 바란다."고 말했다.
현재 연구진은 이 기술을 배터리와 접목시켜 에너지 생산뿐만 아니라 저장까지 가능하도록 하는 에너지 융합연구를 수행 중에 있다.
이 태양전지는 ㈜CEN 연구총괄책임자인 한상철 박사와 부산대학교 이형우 교수, 한국항공대학교 신명훈 교수와 함께 연구를 진행했다. 이번 연구결과는 응용 물리, 소재 과학 분야의 세계적 학술지인 '나노 리서치'에 1월 10일자 표지논문으로 선정됐다.
monarch@fnnews.com 김만기 기자
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