[한국기술뉴스] 한국전력공사 강성현연구원 연구팀은 냉매의 온도를 상승시키고 열회수 효율을 향상시키는 집광형 태양전지 시스템를 개발했다. 개발된 기술은 한국전력공사 산학협력단을 통해 2019년 01월 31일 특허를 출원(출원번호 제1020190013053호)했다. 특허 명칭은 '집광형 태양전지 시스템의 리시버 및 그를 포함하는 집광형 태양전지 시스템’이다. 현재 특허 등록이 완료돼 산업에서 기술을 활용할 수 있도록 기술이전을 추진할 계획이다.

[기자]

최근 천연자원의 고갈과 심각한 환경오염 문제를 개선하기 위해 다양한 신재생에너지가 연구되고 있습니다. 태양광 발전은 대표적인 신재생에너지로 태양 빛을 이용해 무공해, 무한정한 에너지 생산이 가능한 발전 방법입니다. 태양광 발전은 주로 실리콘 태양전지를 이용해 태양광 에너지를 전기에너지로 변환합니다. 하지만, 실리콘 태양전지는 10%대의 낮은 전환 효율을 지녀 광전환 효율을 향상하기 위한 연구가 진행 중입니다. 그러나 태양 빛을 거울로 반사해 집광함으로써 30%대의 높은 전환 효율을 지닌 발전 방식입니다. 집광형 태양광 발전은 집광 탑에 모인 태양에너지 중 태양광 에너지는 전기 에너지로 변환해 사용되지만, 태양열 에너지는 공기 중에 방출돼 에너지의 손실이 발생합니다. 또한, 태양열 에너지에 의해 태양전지가 과열돼 광전환 효율의 하락을 유발한다는 문제가 있습니다.

한국전력공사 연구팀은 스프레이 방식으로 냉매를 유동시키고 2중으로 열을 회수해 열 회수 효율을 향상한 장치를 개발했습니다.

태양에너지는 반사판에 의해 리시버로 집중됩니다. 집광된 태양광은 보호 부재를 지나 태양전지로 이동해 전기 에너지로 변환되며, 태양열 에너지는 보호 부재의 내부 온도를 상승시킵니다. 리시버의 내부에는 냉매가 스프레이처럼 분사되며 유동하고 있습니다. 냉매는 열교환을 통해 주변 대기의 열과 태양전지의 열을 회수합니다. 1차 열회수가 끝난 냉매는 제2순환부로 이동해 2중으로 열을 회수합니다. 

태양 전지 주변에 위치한 열전달부재는 산란광의 열에너지를 흡수해, 2차 열회수 효율을 향상합니다. 개발된 리시버는 높은 열 회수 효율을 지녀 태양전지의 과열을 방지함으로써 광전환 효율의 하락을 방지할 수 있습니다. 또한, 회수한 열을 이용해 온수를 생성함으로써 낭비되던 열에너지를 효율적으로 활용할 수 있으며, 난방비를 절약할 수 있을 것으로 기대됩니다.