종이처럼 마음대로 구부려 모바일 기기나 건물의 창문, 의복 등에 부착할 수 있는 종이형 태양전지를 국내 연구진이 개발했다.
한국전기연구원 이동윤·차승일 박사팀은 최근 나노기술과 섬유기술을 접목해 가벼우면서 마음대로 구부릴 수 있는 새로운 형태의 ‘유연 염료감응 태양전지’를 개발하는데 성공했다고 밝혔다.
이번에 개발된 태양전지는 기존 유연 태양전지가 갖고 있던 기술적 한계를 극복한 것으로 종이처럼 마음대로 구부릴 수 있는 특성을 지니고 있다.
기존 유연 태양전지는 기판의 한계 때문에 굽힘 반경이 30㎝를 넘는 것이 보통이고 내구성에도 큰 문제를 안고 있다. 또한 염료감응 태양전지는 나노 티타니아(산화타이타늄)가 입자로 구성돼 굽혀지게 되면 균열이 발생하고 내구성도 크게 나빠지는 경향이 있다.
연구팀은 이를 극복하기 위해 나노 티타니아를 입자 형태가 아닌 긴 섬유로 뽑아내 전통 한지와 같은 구조를 지닌 나노종이를 만드는데 성공했다. 이 나노종이는 내구성이 있고 자유롭게 휘어져 균열이 생기지 않는다. 또한 플라스틱 기판을 없애기 위해 스테인리스 강선 표면을 특수 처리한 뒤 전기가 통하는 금속 메시(그물코 모양)를 제작했고 태양전지의 강도를 유지할 수 있도록 유리섬유로 만든 유리종이를 부착해 완성했다.
이 박사팀은 이러한 특성으로 다양한 모바일 기기뿐만 아니라 건물용, 군사용, 해양용 등 다양한 분야에 활용이 가능할 것으로 예상되고 있다.
차승일 박사는 “이번에 개발한 기술을 한층 발전시켜 양산화를 위한 신공정 및 소재 개발을 진행하고 있으며 기업에 기술이전 할 계획”이라며 “양산화에 성공하면 W당 0.5달러인 태양전지 가격을 기존 실리콘 태양전지의 절반 이하로 낮출 수 있을 것"이라고 말했다.
한편 이 박사팀은 현재 관련 기술에 대해 4건의 특허를 출원했으며 에너지 환경분야의 저명 학술지인 ‘에너지 앤 인바이런먼털 사이언스’의 이슈 논문으로 선정됐다. 또 영국왕립학회에서 발간하는 ‘케미스트리 월드’에도 소개됐다.
