[한국기술뉴스] UNIST 에너지화학공학과 서관용교수 연구팀은 우수한 광전 변환 효율을 가지는 투과도 조절 태양전지를 개발했다. 개발된 기술은 UNIST 산학협력단을 통해 2017년 09월 28일 특허를 출원(출원번호 제1020170126357호)했다. 특허 명칭은 '투과도가 조절된 태양전지 및 이의 제조 방법’이다. 현재 특허 등록이 완료돼 산업에서 기술을 활용할 수 있도록 기술이전을 추진할 계획이다.

[기자]

최근 천연자원의 고갈과 환경오염에 대한 경각심이 증가하면서, 대표적인 친환경 재생에너지인 태양전지에 관한 관심 또한 높아지고 있습니다. 하지만, 현재 사용 되고 있는 불투명한 태양전지는 넓은 설치 공간이 필요하다는 한계가 있습니다. 반면, 투명 태양전지는 추가적인 설치 공간이 필요 없으며, 빌딩의 유리 등 다양한 분야에 폭넓게 적용될 수 있어 많은 주목을 받고 있습니다. 그러나 현재까지 개발된 투명 태양전지들은 낮은 광전변환 효율 및 낮은 옥외 사용 안정성으로 상용화에 어려움을 겪고 있습니다. 또한 태양전지 제작에 사용되는 물질들의 고유한 색상 때문에 유리와 같이 색이 없는 무색· 투명 태양전지 개발은 난제로 알려져 있었습니다.

UNIST 서관용 교수 연구팀은 그동안 불투명하다고 알려져있던 결정질 실리콘 태양전지에 독창적인 마이크로 구조를 적용하여 세계 최초로 유리형 무색 투명 결정질 실리콘 태양전지를 개발했습니다.

결정질 실리콘 웨이퍼에 가시광 영역의 빛이 모두 투과할 수 있는 마이크로 구조를 적용하여 무색·투명한 결정질 실리콘 웨이퍼를 제작했습니다. 이 때, 사람의 눈으로 마이크로 구조를 식별할 수 없도록 하기 위해, 인간 시력의 한계를 고려하여 마이크로 구조의 간격을 설계하였고, 그 결과 인간의 눈으로는 마이크로 구조가 인식이 불가능한 유리형 결정질 실리콘 웨이퍼의 개발이 가능했습니다.

즉, 투명 결정질 실리콘 반도체 기판에 불순물 주입 공정, 반사 방지막 및 전극 형성 공정을 통해 투명 결정질 실리콘 태양전지를 개발했습니다. 개발된 투명 결정질 실리콘 태양전지의 광전변환 효율은 현재까지 보고된 무색·투명 태양전지 중 제일 높은 광전변환 효율을 보였으며, 마이크로 구조의 배열을 통해 광투과율도 다양하게 조절 가능하였습니다. 건물의 유리창부터 자동차 선루프까지 다양한 분야에 활용이 가능합니다.

본 연구를 통해 결정질 실리콘을 기반으로 고효율 투명 태양전지가 개발됨에 따라 투명 태양전지의 상용화가 매우 빨라질 것입니다. 또한, 태양전지 뿐 아니라 다양한 결정질 실리콘 기반 전자소자에 응용이 가능할 것으로 예상되어 본 연구의 파급효과가 매우 클 것으로 기대됩니다.