국내 연구진, 건물 창호용 '태양전지' 기술 개발

[아이뉴스24 양태훈기자] 최근 미래 도시의 필요 전력을 충당하기 위한 '건물일체형 시스템(BIPV)'이 주목받는 가운데 국내 연구진이 창호용으로 사용 가능한 '무기 박막 태양전지' 기술을 개발하는데 성공했다.

BIPV(Building Integrated Photovoltaic System)는 태양광 에너지로 전기를 생산, 소비자에게 공급하는 것 외에 건물 일체형 태양광 모듈을 건축물 외장재로 사용하는 태양광 발전 시스템을 말한다.

매년 건물일체형 태양전지는 20% 이상의 고성장을 기록하고 있지만, 주로 사용되는 결정질 실리콘 태양전지는 불투명한 특성 때문에 창호에 적용하는데는 한계가 있었다.

11일 한국과학기술연구원(원장 이병권, KIST)는 민병권 청청에너지연구센터 박사와 도영락 국민대학교 응용화학과 교수 공동연구팀이 다양한 색상의 창문으로 사용 가능한 박막 태양전지 기술을 개발했다고 발표했다.

이번 기술 개발은 프린팅 기반 저가형 코팅공정의 박막 태양전지 기술과 1차원 광결정 기술 융합을 통해 이뤄졌다.

태양전지가 창호용으로 응용되기 위해서는 투광성 및 내구성외에도 다채로운 색상 구현이 가능한 심미성 확보가 중요하다.

지금까지 창호용으로 개발된 유기소재 기반의 태양전지들은 안정성 확보에 어려움이 있어 상용화 단계에 이르지 못하는 한계가 있었다.

공동연구팀은 안정성이 검증된 CIGS 박막 태양전지를 투명 전도성 기판에 제조, 1차원 광결정 필름을 태양전지 안팎으로 양면 결합해 이를 극복하는데 성공했다.

1차원 광결정 필름의 구조제어를 통해 빛의 투과 또는 반사 효율을 세밀하게 조절, 색상의 선명도는 높이고 태양전지의 빛 흡수 손실은 최소화하는 기술을 확보한 것.

연구진은 CIGS 박막 제조에 있어 기존의 진공 증착 방법이 아닌 저가의 용액 코팅법을 이용해 효율이 15%에 이르는 세계 최고 수준의 고효율 단위 셀 기술을 보유하는데도 성공했다.

저비용 태양전지를 제조 할 수 있는 토대를 마련한 셈이다.

민병권 KIST 박사는 "이번에 개발된 박막 태양전지 기술의 가장 큰 장점은 아름다운 색상을 띄면서도 고효율과 고내구성 및 투광성을 확보할 수 있다는 점"이라며, "향후 건물일체형 창호용 태양전지에 적용해 관련 산업 창출에도 기여할 수 있을 것으로 기대한다"고 전했다.

한편, 이번 연구는 산업통상자원부(장관 주형환)와 한국에너지기술평가원(원장 황진택)이 시행하는 에너지기술개발사업의 지원을 받아 수행, 나노 및 에너지소재분야 최상위급 과학학술지인 'ACS Applied Materials & Interfaces'에 5월 3일자로 게재됐다.