재료연구원, 컬러풀한 유연 태양전지 개발
KAIST, 충전땐 남색, 다 쓰면 투명한 이차전지
[파이낸셜뉴스] 국내 연구진이 태양전지나 이차전지 등을 필름형태로 개발해 다양한 기능이 추가된 창문이 만들어질 전망이다. 한국재료연구원 권정대 박사팀이 개발한 태양전지는 하나의 재료를 층층이 쌓아올려 빨강색이나 초록색, 파랑색이 들어간 투명 태양전지다. 또 한국과학기술원(KAIST) 김일두 교수가 명지대 윤태광 교수와 함께 만든 이차전지는 얇고 잘 휘어지면서 충전하면 남색으로, 충전된 전기를 다 쓰면 투명해진다.
KAIST, 충전땐 남색, 다 쓰면 투명한 이차전지
21일 재료연구원 권정대 박사에 따르면, 이 유연한 필름형태의 태양전지는 다른 태양전지와 달리 다양한 색을 사용해도 효율이 떨어지지 않는다. 또 일반적인 반도체나 태양전지 제조 공정에 사용되는 방식으로 산화아연을 층층이 쌓을 수 있다.
연구진은 빛의 굴절률을 이용해 색을 입히는 방식을 택했다. 얇은 막으로 된 산화아연을 여러층 쌓으면서 주기적으로 수소를 혼입해 색을 띄게 했다. 이런 방식으로 산화아연 막의 두께를 조절해 빛의 삼원색을 얻어냈다.
이 태양전지는 전력변환 효율이 6%에 불과하지만 다른 검정색을 띈 태양전지에 비해 심미성이 증가된다.
권정대 박사는 "이 기술은 간단하면서 공정상 어려움이 없어 색이 들어간 투명 박막태양전지를 만들 수 있다"며 "이 태양전지가 사용화되면 심미적 특성을 고려해 건물 일체형 태양광(BIPV)과 차량 일체형 태양광(VIPV) 시스템을 실현하는 데 많은 도움을 줄 것"이라고 말했다.
KAIST 김일두 교수팀은 이차전지의 양극재에 전기변색 기능을 접목시켰다. 이 전지는 충전과 방전 상태를 색 변화로 시각화하고, 태양광 흡수량을 조절해 실내 냉방 에너지 소비량을 절감하는 디스플레이 소자로 활용할 수 있다.
이 전지에 들어가는 양극재는 소재 구성이 일정 간격을 유지하게 만들어 이온이 저장되는 내부공간을 확장시켜 이온 이동속도를 빠르게 만들었다. 그결과 저장용량이 1g당 110㎃h로 기존보다 40% 이상 확대되고, 충·방전시 남색에서 투명색으로 빠르게 바뀌는 변색 성능도 30% 상승했다.
김일두 교수는 "투명 유연전지 기술을 스마트 윈도우에 적용하면, 낮시간 동안 태양에너지를 흡수하는 과정에서 짙은 색을 띄게되어 자외선과 눈부신 태양빛을 차단하는 커튼 기능이 포함된 미래형 에너지 저장 기술로 쓰일수 있다"고 설명했다.
monarch@fnnews.com 김만기 기자
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