'유리창에서 전기 생산' UNIST, 투명 실리콘 태양전지 개발

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투명 실리콘 태양전지를 개발한 서관용 UNIST 교수.
<투명 실리콘 태양전지를 개발한 서관용 UNIST 교수.>

빌딩 창문이나 차량 유리로 전기를 생산할 수 있는 투명 태양전지 기술이 개발됐다.

울산과학기술원(UNIST·총장 이용훈)은 서관용 에너지 및 화학공학부 교수팀이 어둡고 탁한 색을 띠는 '결정질 실리콘 태양전지'를 투명하게 만드는 기술을 개발했다고 12일 밝혔다. 시커먼 실리콘 태양전지를 투명 실리콘 태양전지로 대체할 수 있어 도심 태양광 발전 시대를 열 것으로 기대된다.

'결정질 실리콘 태양전지'는 광전변환 효율과 안정성이 높아 태양전지 시장의 90% 이상을 차지한다. 하지만 가시광선 영역의 태양광을 흡수해 전기로 변환해야 하기 때문에 투명하게 만들기 어렵다.

서 교수팀은 실리콘 소재 위에 태양광을 투과할 수 있는 '미세구조'를 도입, 새로운 '투명 결정질 실리콘'을 만들었다. 이 미세구조는 사람 눈으로는 식별할 수 없는 마이크로 구조여서 투명하게 보인다. 미세구조로 된 부분은 가시광선을 투과하고, 그렇지 않은 영역은 가시광선을 포함한 태양광을 흡수한다.

일반 결정질 실리콘 기판(왼쪽)과 투명 실리콘 기판 비교.
<일반 결정질 실리콘 기판(왼쪽)과 투명 실리콘 기판 비교.>

서 교수팀은 '투명 결정질 실리콘'으로 유리 같은 '무색투명 태양전지'를 완성하고, 최고 12.2% 광전변환 효율을 얻었다. 지금까지 나온 무색·투명 태양전지 가운데 가장 높은 효율이다.

이 무색투명 태양전지는 광 투과율을 제어할 수 있어 빌딩 유리창에서 자동차 선루프까지 다양한 분야에 응용할 수 있다. 기존 실리콘 태양전지 제조시설을 그대로 이용해 상용화 가능성도 높다.

서관용 교수는 “기존 결정질 실리콘은 투명하게 만들 수 없다는 고정관념을 깬 의미 있는 연구 성과”라며 “투명성뿐 아니라 높은 효율과 옥외사용 안정성 등 투명 태양전지가 갖춰야 할 여러 조건을 만족한다”고 설명했다.

이번 연구에는 이승우 고려대 교수팀 참여했다. 연구 내용은 '줄(Joule)' 12월 12일자에 실렸다.

울산=임동식기자 dslim@etnews.com