재료연구소가 햇빛이 적은 실내에서도 태양(광)전지를 사용할 수 있는 기술을 개발했다.
재료연구소(KIMS·소장 이정환)는 임동찬 KIMS 에너지융합소재연구센터 책임연구원팀(이하 임 연구팀)이 양자클러스터 입자를 이용해 실내에서 흐린 날에도 작동하는 '저조도 고효율 반투광형 태양전지 기술'을 개발했다고 9일 밝혔다.
이번 개발에는 조신욱 울산대 교수, 이동일 연세대 교수, 이창렬 고등광기술연구소 연구원이 참여했다.
기존 태양전지는 광량이 적거나 광입사각이 변하면 에너지 변환 효율이 떨어진다. 공장이나 주택 내부에 구축한 태양광 발전 설비는 구조상 광량이 적고 광을 일직선으로 받아들이기 어렵다.
임 연구팀은 유기태양전지 내부에 원자개수를 조절한 '골드 양자클러스터' 입자를 혼합해 유연성과 높은 투광도를 지닌 유기태양전지 제조에 성공했다. '골드 양자 클러스터'는 태양전지 내 기본 광 흡수층에서 흡수하지 못한 잉여의 광을 흡수할 수 있는 소재다. 저조도, 저고도 환경에서 안정적으로 광을 흡수할 수 있다.
연구팀이 개발한 태양전지는 반투광 특성을 갖고 있어 건물일체형태양광발전시스템(BIPV), 사물인터넷(IoT) 실내 센서 구동용 전원 등 여러 분야로 응용 가능하다.
기존 태양전지는 흐린 날, 일출 또는 일몰 시간대, 조도가 낮은 실내에서는 전압 저하 현상 때문에 정상 작동이 어렵다. 양자 클러스터 기술을 적용한 이 태양전지는 저조도 환경에서 전압 강하 현상을 제어해 개선할 수 있다.
임동찬 책임연구원은 “유연 태양전지 개발 과정에서 간과해 온 곡면 변화에 따른 효율 개선 연구에도 새로운 방향을 제시했다”면서 “이 기술을 상용화하면 태양전지를 실내 형광등처럼 낮은 광량의 인공광원에도 적용할 수 있어 실내는 물론 모바일 전자기기 전원 등으로 태양전지 사용 범위를 확장할 수 있다”고 말했다.
창원=임동식기자 dslim@etnews.com
