[한국기술뉴스] 한국전력공사 연구팀은 태양광 발전이 가능한 유리창으로 활용하는 반투명 태양전지를 개발했다. 개발된 기술은 한국전력공사 산학협력단을 통해 2019년 01월 09일 특허를 출원(출원번호 제1020190002773호)했다. 특허 명칭은 '태양광 발전이 가능한 유리창으로 활용하는 반투명 태양전지’이다. 현재 특허 등록이 완료돼 산업에서 기술을 활용할 수 있도록 기술이전을 추진할 계획이다.

[기자]

기후 변화로 인한 전 세계적인 피해가 계속됨에 따라 친환경적인 방식으로 전기를 생산하는 신재생에너지에 관한 관심이 증가하고 있습니다. 대표적인 신재생에너지인 태양광 발전은 빛에 의해 전자가 방출되는 광전효과를 이용해 전기를 생산하며, 친환경적으로 무한정 에너지 생산이 가능합니다. 하지만, 태양광 발전기는 발전 효율을 높이기 위해 불투명하게 제작돼 미관이 좋지 못하고, 다양한 제품에 활용하기 어렵습니다. 최근 페로브스카이트를 이용해 빛을 통과하면서도 저비용 고효율의 특징을 지닌 반투명 태양전지가 개발되었습니다. 이를 활용한 다양한 제품이 연구되고 있지만, 태양전지를 대면적화 시 투명전극의 높은 표면저항에 의해 효율이 저하돼 상용화에 어려움을 겪고 있습니다.

한국전력공사 연구팀은 그리드가 삽입된 투명전극을 이용해 효율 저하 문제를 개선한 반투명 태양전지를 개발했습니다.

투명기판에 금속이나 합금을 증착해 패터닝한 뒤 필요 없는 부분을 제거해 그리드를 형성합니다. 그리드가 형성된 기판에 스퍼터링법이나 증발법을 이용해 투명전극을 형성합니다. 투명기판은 그리드에 의해 표면저항이 저하돼 대면적화 시에도 높은 광전 효율을 지닐 수 있습니다. 두 개의 투명기판 사이에 전하 수송 층과 페로브스카이트 광활성 층을 형성 시켜 반투명 태양전지를 제조합니다. 

연구팀은 그리드 간격에 따른 광전 효율을 비교했습니다. 그리드 간격이 좁을수록 광전 효율이 우수하지만, 투명도가 떨어져 약 10mm의 간격으로 그리드를 형성할 때 가장 적절한 투명도와 광전 효율을 지니는 것을 확인했습니다. 

그리드가 삽입된 반투명 태양전지는 투명도를 조절해 제작할 수 있어 높은 활용성을 지녔으며, 공정의 단순화가 가능해 우수한 생산성을 지녔습니다. 반투명 태양전지를 사용할 경우 태양광 발전이 가능한 유리창과 건물외벽의 제조가 가능해 우수한 발전 효율과 심미성을 지닌 건물의 건축이 가능할 것으로 기대됩니다 .