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태양전지로 건축물을 꾸밀 수 있을까요?

에코 이야기

2019.12.6

에코선생님

우리 친구들, 고성당의 모자이크 그림처럼 '태양전지'로 건축물을 꾸민다면 어떨 것 같나요? 태양광 발전 시스템을 넓은 평지나 지붕뿐 아니라 건물 외벽에 설치하는 기술이 속속 등장하고 있습니다. 미관을 해치지 않으면서 발전도 가능한 이런 기술은 앞으로 태양전지 수요를 더 높일 전망이에요.

우리나라 연구팀들은 공동연구를 통해 건축물 외벽에 부착이 가능한 '풀 컬러(Full color) 페로브스카이트 태양전지'를 개발했습니다. 태양전지의 효율은 그대로 유지하면서도 다양한 색상을 구현할 수 있어 실제 건물에 적용하기 좋은 기술로 주목받고 있는데요. 빛 반사 영역을 최소화한 '나노 필터'와 입사각의 영향을 받지 않는 '페로브스카이트 태양전지'로 기존 태양전지의 한계점을 해결하였습니다.

서로 다른 굴절률을 지닌 무기 소재들을 나노미터 수준에서 다층으로 막을 구성하여 특정한 파장대만을 반사할 수 있는 나노 반사 필터를 페로브스카이트 태양전지에 적용해 적, 녹, 청색의 태양전지 소자를 제조해냈습니다. 이는 선명한 색의 구현이 가능하며 태양광 흡수도 최대화할 수 있는 장점이 있어요. 또한 페로브스카이트 태양전지는 태양광 입사각이 달라져도 발전효율의 저하가 거의 없어 일정한 효율을 유지합니다. 실제 나노 필터를 적용한 풀 컬러 페로브스카이트 태양전지의 효율은 19%에 달했다고 하네요.

연구팀은 나노 필터에 자외선을 차단하는 기능도 추가했습니다. 자외선이 가진 높은 에너지는 태양전지를 노화시키는 주범인데요. 이 부분을 나노 필터로 제거한 셈이지요. 그 덕분에 태양전지의 안정성은 더욱 높아졌습니다. 또한 다양한 색상의 태양전지는 건축물 외벽에 적용할 경우 미적 감각을 살리면서 에너지도 생산할 수 있어요! 보기에도 아름답고 에너지도 친환경적으로 생산하는 멋진 건축물을 곧 만나볼 수 있을 것 같은데요~ 우리 친구들도 투명한 태양전지, 휘어지는 태양광 패널처럼 더욱 다양하고 효율 좋은 태양전지를 상상해보길 바랄게요^^

▲풀 컬러 페로브스카이트 태양전지의 색상구현(출처: UNIST)

참조:  「’태양전지’, 모자이크 그림 재료로?!」 『이웃집과학자』  2019.10.25.
 

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