재료연구원, 솔라옵틱스와 광섬유 활용한 태양전지 기술 선봬
[이투뉴스] 3차원 형태의 새로운 태양광패널 기술을 국내 연구진이 개발했다.
한국재료연구원(원장 이정환) 나노표면재료연구본부 에너지전자재료연구실 임동찬 박사 연구팀은 태양광모듈 연구업체인 솔라옵틱스와 광섬유를 활용한 광학응용 신소재와 유기물 기반 태양전지를 융합한 태양광시스템 기술을 개발했다고 18일 밝혔다.
기존 태양광발전은 평평한 형태의 패널에 태양광을 수직으로 흡수해 전기를 생산하는 구조를 갖췄다. 이 때문에 경사각을 갖지 못하면 에너지 효율 측면에서 불리했다.
현재 태양광 패널이 가진 평평한 구조는 빛의 수용성과 최적의 각도문제로 면적 대비 24% 수준의 효율과 일평균 3시간 30분 이내에서 최대 효율을 내는 한계가 있었다.
재료연구원 공동 연구팀은 광섬유 표면에 나노 크기의 홀을 가공해 빛의 산란을 극대화하고, 산란된 빛을 최대한 흡수할 수 있도록 유기물 기반 태양전지 구조를 재설계했다.
이를 통해 광섬유 및 수평형태 태양광 패널을 수직형태의 3차원 구조로 배치해 빛을 수용하는 각도에 상관없이 기본적인 효율을 장시간 유지할 수 있게 했다. 태양광패널 효율은 물론 태양전지 패널의 최대효율 구현시간을 일평균 6시간 이상으로 개선했다.
이번 연구성과는 측면 발광이 가능한 광섬유를 적용해 기존 태양광을 실내환경으로 이동시켰다는 특징이 있다. 불안정한 외부 환경으로부터 패널을 안전하게 유지 및 관리가 가능하며 안정성도 향상시켰다. 이를 통해 그동안 사용하지 못했던 고효율 패널 채택도 가능해졌다.
임동찬 재료연구원 책임연구원은 “유기물 기반의 태양전지는 20% 이상 발전효율을 가진 소재 기술이 계속해서 개발되고 있지만, 시장에서는 유기물이라는 특성으로 열과 수분 등 외부 환경으로 인한 안정성이 취약할 것이라는 우려가 여전히 나오고 있다”며 “이번 기술이 상용화되면 기존 태양광패널 대비 5분의 1 이상 면적을 대폭 줄일 수 있고, 이동형 솔라발전기, 전기자동차, 분산형 발전시스템 등에 획기적으로 적용될 수 있을 것”이라고 말했다.
진경남 기자 jin07@e2news.com