과학기술, 생활/과학

ETRI, 일곱 가지 색깔 가진 박막 태양전지 개발

“무독성 아연 활용한 친환경 기술”

일곱 가지 색깔의 박막 태양전지 [ETRI 제공. 재판매 및 DB 금지]

한국전자통신연구원(ETRI)은 다양한 색상을 구현할 수 있는 친환경 ‘CIGS 박막 태양전지’를 개발했다고 25일 밝혔다.

    CIGS 박막 태양전지는 구리, 인듐, 갈륨, 황, 셀레늄이 일정 비율로 결합한 화합물인 CIGS를 재료로 한 태양전지로, 유리 기판 등에 CIGS를 얇은 막으로 쌓아 올려 만든다.

    비(非) 실리콘 태양전지 중에서는 광 흡수율이 가장 높고 에너지 변환 효율이 뛰어나며, 실리콘 태양전지보다 공정 비용이 저렴하다는 장점이 있다.

    하지만 유해 중금속인 카드뮴(Cd) 소재를 사용해 환경 오염 우려가 있다.

    연구팀은 인체에 무해한 아연(Zn) 소재로 카드뮴을 대체, 기존 CIGS 박막 태양전지와 비슷한 18%의 변환 효율을 내는 데 성공했다.

    추가 공정이나 비용을 들이지 않고도 태양전지에 보라, 녹색, 청색 등 7가지 이상의 색깔을 구현해 냈다.

친환경 박막 태양전지 활용 예상도
[ETRI 제공. 재판매 및 DB 금지]

물 위에 떠 있는 기름띠가 무지개색으로 보이는 빛의 간섭 현상을 이용, 박막 구성층 두께를 조절해 다양한 색깔을 낼 수 있었다.

    이번에 개발한 태양전지의 두께는 마이크로미터(㎛·1천분의 1㎜) 정도로, 딱딱한 유리 기판뿐만 아니라 유연한 기판에도 코팅할 수 있다.

    연구팀은 태양전지의 효율을 높이는 메커니즘도 규명했다.

    테라헤르츠(적외선보다 파장이 길어 X선처럼 물체 내부를 높은 해상도로 식별할 수 있는 빛) 분광법을 이용, 태양전지 내 전하의 움직임을 측정해 태양전지가 햇빛에 장시간 노출되면 변환 효율이 증가하는 원리를 밝혀냈다.

    연구 책임자인 정용덕 책임연구원은 “이번 기술을 유연 기판에 적용해 가벼우면서도 심미성이 뛰어난 고효율 태양전지를 개발할 계획”이라고 말했다.

박주영 기자

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