8%의 에너지 전환 효율을 달성한 투명 태양 전지

(Photograph of a transparent organic solar cell outlined by dashed lines. Credit: Yongxi Li.)

현재 많은 연구자들이 유리 처럼 투명한 태양 전지에 도전하고 있습니다. 투명 혹은 반투명 태양 전지를 만들 수 있다면 유리창에서도 전력 생산이 가능해지고 태양전지 설치 범위도 훨씬 늘어날 수 있기 때문입니다. 자동차 유리창에서 전력을 생산할 수 있고 유리 온실에서도 전력 생산이 가능할 수 있습니다. 대개 인간의 눈에 보이지 않는 파장을 이용하는 원리인데, 당연히 일반적인 태양 전지에 사용되는 실리콘 소재는 안되고 유기물 소재를 활용한 것입니다.

미시간 대학이 스티븐 포레스트 교수 (Stephen Forrest, the Peter A. Franken Distinguished University Professor of Engineering and Paul G. Goebel Professor of Engineering)가 이끄는 연구팀은 근적외선을 전기로 바꾸는 유기물 소재를 사용한 투명 태양전지로 8.1%의 에너지 전환 효율과 43.3% 투명도를 달성했습니다. 내구성과 안전성, 그리고 효율성을 끌어 올려야 하는 과제가 있지만, 새로운 기록을 세운 셈입니다.

연구팀에 따르면 이 유기물 태양전지는 흔히 투명 전극이라고 알려진 인듐 주석 산화물 (Indium tin oxide)을 전극으로 사용했습니다. 만약 은(silver) 소재 전극으로 바꿀 경우 효율이 10.8%, 투명도 45.8%까지 오르지만 대신 약간 녹색을 띄게 됩니다. 물론 이 경우에도 활용할 수 있는 여지가 있을 것입니다.

투명 혹은 반투명 태양전지는 아직 연구 단계이지만, 상당한 가능성이 있는 분야인 만큼 앞으로 가까운 미래에 상용화가 될 것으로 기대합니다.

참고

https://techxplore.com/news/2020-08-transparent-solar-panels-windows-efficiency.html

Yongxi Li el al., "Color-neutral, semitransparent organic photovoltaics for power window applications," PNAS (2020). www.pnas.org/cgi/doi/10.1073/pnas.2007799117

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