美MIT 연구팀, 모든 표면에 부착 가능한 초경량·초박형 태양전지 개발
ㅣ데일리포스트=김정은 기자ㅣ태양광 발전에 이용하는 태양전지(solar cell)는 주로 유리와 실리콘으로 만들어져 크기와 중량이 큰 것이 문제로 지적되고 있다.
미국 매사추세츠공대(MIT) 블라디미르 블로비치(Vladimir Bulovic) 교수 연구팀은 모든 표면에 접착할 수 있는 초박형·초경량 태양전지를 개발해 이 문제를 해결했다고 주장했다. 연구 결과는 재료과학분야 국제학술지 '스몰 메서드(Small Methods)'에 게재됐다.
블로비치 교수는 "지금까지의 태양광 발전은 기존 실리콘 태양전지의 중량 문제가 한계로 지적되어 왔다. 또 유기 박막 태양전지는 가볍고 저렴하다고 알려져 있지만, 유리판에 탑재하기 때문에 결국 실리콘 태양전지 수준의 중량이 된다"고 지적했다.
이어 "플라스틱 필름 위에 유기박막 태양전지를 만들어 중량을 줄이는 것은 기존보다 거대한 태양전지 패널의 제조 및 설치 비용의 절감 효과로 이어진다"고 말했다. 하지만 지금까지 개발된 유기박막 태양전지는 깨지기 쉬워 에너지변환효율과 내구성을 동시에 갖추기 힘들었다.
이에 연구팀은 전기 절연성이 있고 습기와 부식에서 보호해주는 파릴렌(Parylene) 층과 다양한 소재의 인쇄가 가능한 잉크로 플라스틱 시트를 코팅해, 사람 머리카락보다 얇은 약 2~3마이크로미터(㎛) 두께로 고효율 태양전지를 만드는 데 성공했다.
연구팀이 완성한 태양전지를 파릴렌 기판에서 시판 천으로 전사(転写, Printing)한 뒤 전력밀도를 측정한 결과, 전력밀도는 370W/kg이고 중량은 제곱미터(㎡)당 0.1kg을 기록했다.
기존의 ▲실리콘 태양전지의 전력밀도는 20W/kg, 중량은 1제곱미터당 10.7kg ▲유리판 탑재 태양전지의 전력밀도는 13W/kg, 중량은 1제곱미터당 14kg이다.
검증 결과, 연구팀의 태양전지는 기존 태양전지에 비해 중량은 100분의 1에 불과하며 약 18배의 전력을 생성하는 것으로 확인됐다.
이번에 제작한 태양전지 크기는 1010cm지만 대형화가 용이하다고 연구팀은 설명한다. 블로비치 교수는 "우리가 실증한 태양전지를 더 크게 만들 수 있다. 태양전지의 대형화를 방해하는 요소는 아무것도 없다"고 설명했다.
연구팀은 태양전지 대형화와 상용화를 위한 추가 연구를 계획하고 있다. 과학기술 전문 사이트 IEEE스펙트럼(Spectrum)은 "앞으로 태양광 발전의 새로운 보급과 재해구호 활동시 전력 공급에 도움이 될 가능성이 있다"고 전했다.