[제356호 3/10] 한국전자기술원(KETI) 창호와 결합한 투명 태양전지 원천기술 개발

한국전자기술연구원(KETI)이 고효율 투명 태양 집광판(Luminescent solar concentrator, LSC)이 적용된 투명 태양전지의 발전 성능을 세계 최고 성능까지 끌어올릴 수 있는 원천 기술을 개발하고, 관련 내용을 광학 분야의 국제 학술지에 게재하였다.
전 세계 태양전지 산업은 발전 효율과 가격 경쟁력 향상을 위한 기술 경쟁이 본격화된 가운데, 특히 기존의 실리콘 기반 태양전지는 원가절감 및 생산성 향상의 측면에서 이론적 효율 한계에 근접했다. 이를 해결하기 위해 고부가가치 기능성 태양전지 기술들이 개발되고 있으나, 성능 향상 대비 비용 증가의 비율이 더 높아 신기술 채택의 애로사항으로 작용하였다.
투명 태양전지는 건물의 창호, 자동차 선루프 및 전자기기 등과 결합되어 고부가가치를 창출할 수 있는 기술이며, 융합형 태양전지 기술로서 그 활용 가능성이 매우 높다.
특히 건물이 밀집한 선진국 도시에서는 옥상보다 건물 벽면의 창호로 입사되는 태양광이 더 많아 이를 적극적으로 활용할 수 있는 창호형 투명 태양전지 기술(BIPV, Building Integrated Photovoltaic)은 도시 소비 전력을 보충하는 효과를 가질 수 있는 핵심 기술임이 확인되었다.
이번에 KETI 디스플레이연구센터가 공개한 투명태양전지 원천 기술은 높은 투과도를 갖는 투명한 창문형 집광판에 첨단 양자점(Quantum dots) 소재 및 무손실 광도파 기술을 적용하여 창호 측면에 부착된 태양전지에서 7.6%의 효율로 발전이 가능함을 보여주었다.
기술 개발을 주도한 박경원 책임연구원에 따르면 연구진은 기존 3% 수준의 발전 효율인 투명 태양전지의 효율을 두 배 이상 끌어올렸을 뿐만 아니라 1㎡급 대면적 투명 태양전지 제조 가능성을 확인하였다. 또한, 연구 결과는 광학 분야의 세계적인 학술지 네이처 포토닉스(Nature Photonics, IF=39.728)’에 게재되는 성과를 이뤘다.
이번 연구는 산업통상자원부 소재부품기술개발사업, 전자부품산업기술개발 사업, 신재생에너지 핵심기술개발사업 그리고 과학기술정보통신부 소재혁신선도프로젝트의 지원을 받아 수행되었다.