건물·자동차에…페인트처럼 칠하는 '태양전지' 나왔다

KIST 손해정 박사팀이 스핀코팅을 활용한 용액공정 방식으로 대면적의 고효율 태양전지 기술을 구현했다/사진=KIST

국내 연구진이 건물 외벽이나 자동차 등에 페인트처럼 바르기만 하면 전기를 생산할 수 있는 태양전지 기술을 개발했다.

한국과학기술연구원(KIST) 광전하이브리드연구센터 손해정 박사 연구팀은 유기태양전지 원료가 되는 용액을 코팅한 후 고체화되는 속도를 제어하는 방식으로 ‘고효율 용액공정 태양전지’를 개발하고, 상업화에 필수적인 대면적화에도 성공했다고 27일 밝혔다.

용액공정 태양전지는 태양전지 소재가 되는 유기물을 액체상태로 만든 후 코팅·인쇄하는 방식으로 제작한다. 기존에는 전기를 생산할 수 있는 활성 영역이 0.1㎠ 이하로 실험실 수준이었다.

태양전지로 이용할 수 있는 유기소재를 페인트나 잉크처럼 만들어 사용하려면 금방 굳어버리는 결정화 특성을 지녀 실제로 전력 생산이 가능한 만큼의 면적으로 만들 수 없었다는 설명이다.

유기태양전지 광활성층 소재에 따른 대면적 용액공정 최적화 기술 개발/사진=KIST

연구팀은 태양전지 용액의 증발속도를 제어해 태양전지 성능에 최적화하는 방법을 구현했다. 연구팀은 결정화 현상이 높은 온도에서 발생한다는 사실에 착안, 이 원인을 해결해 용액 태양전지를 손쉽게 만들었다.

연구팀이 만든 고성능 대면적 유기태양전지는 햇빛을 전기로 바꾸는 광전변환효율이 기존 기술보다 9.6% 이상 높게 나타났다.

손해정 KIST 박사는 “고품질의 대면적 용액공정이 가능한 태양전지 소재의 핵심 디자인 원리를 제안함으로써 향후 용액공정 태양전지 개발이 가속화될 것으로 예상된다”고 말했다.

또 “이번 기술은 전 세계 에너지 빈곤층에 저가의 친환경 에너지 공급이 가능할 뿐만 아니라 도심건물에 태양광 발전을 위한 공간활용이 쉬워질 것”이라고 덧붙였다. 이번 연구성과는 에너지 분야 국제학술지 ‘나노 에너지’에 게재됐다.