고효율 컬러 유연 페로브스카이트 태양전지

딱정벌레 표피 모방 색반사 필름을 이용한 컬러 태양전지 제안

대부분의 빛을 반사시켜 잿빛으로 보이는 딱정벌레 표피의 미세구조를 모방, 시커먼 태양전지에 알록달록 색을 입힌 고효율 컬러 유연 페로브스카이트 태양전지가 소개됐습니다.

 

석원 교수(경희대학교), 송명훈 교수(울산과학기술원) 연구팀이 딱정벌레 표피를 모방한 고효율 색반사 필름을 제작하고 이를 부착한 건물 일체형 컬러 페로브스카이트 태양전지를 제작했다고 밝혔습니다.

 

건물 외벽, 지붕, 창호 등에 적용될 수 있는 건물 일체형 태양전지는 건물의 특색과 도시의 미관 등 심미적 요인도 중요하기에 다채로운 색상의 태양전지 개발 연구가 이뤄져 왔습니다.

 

하지만 기존 컬러 태양전지는 태양광 흡수층의 흡수율을 제어하여 효율이 낮아지거나 또는 복잡한 광학설계 및 공정방식으로 인하여 대형화 및 비용절감에 한계가 있었습니다.

 

이에 연구팀은 딱정벌레 표피의 미세 나선구조에 의해 나타나는 빛반사 현상을 모사한 색반사 필름을 개발했습니다. 단일층 액정 소재의 반사율은 이론적으로 최대 50%불과하지만 액정의 자가조립을 이용한 나선구조를 유도, 반사율 100%의 초반사 필름을 제작한 것입니다.

 

딱정벌레 표면에서의 높은 반사율이 두 장의 나선구조 층 사이 빛의 편광을 변환시켜주는 또 다른 층을 사이에 둔 삼층 구조에 기인하는 것에 착안하여 반사율 100%의 초반사 필름을 제작한 것입니다.

 

 

 

나아가 연구팀은 대면적 저비용 제작에 유리한 습식공정 방식으로 이 색반사 필름을 페로브스카이트 태양전지에 적용하였습니다. 연구팀은 현재 17% 내외의 전력 변환효율의 컬러 페로브스카이트 태양전지를 제작한 상태로 향후 가혹한 외부환경에서의 컬러페로브스카이트 태양전지의 신뢰성 확보 연구를 계획하고 있습니다.

 

 

<과학기술통신부와 한국연구재단이 추진하는 과학기술분야 기초연구사업의 지원으로 수행되었습니다.>

 

 

출처: 한국연구재단

 

 

 

 

[출처] NRF 기초연구사업 공식블로그