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KETI, 세계 최고 창호형 고효율 투명 태양전지 개발

투명 발광 태양집광판 적용된 창호형 태양광 모듈 개발 ... 태양광 발전 계기 될 듯

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김태섭 기자
기사입력 2020-08-27 [11:09]

[성남일보] 한국전자기술연구원(KETI, 이하 연구원)이 고효율 투명 발광 태양집광판(Luminescent solar concentrator, LSC)이 적용된 창호형 태양광 모듈을 개발했다고 27일 밝혔다.

 

태양전지 관련 기술 및 산업은 신재생 에너지의 중요성이 대두되면서 급속도로 발전하고 있으나 비교적 넓은 설치 공간이 필요하다는 태생적 한계를 지니고 있다. 

▲ KETI가 개발한 LSC 투명 태양전지.

이를 해결하기 위해 태양광 밭(Photovoltaic Farm)이나 지붕 형태의 태양전지를 사용하고 있으나 토지가격과 옥상 활용률이 높은 우리나라에서는 널리 활용하기 어려운 방식이다.

 

 최근에는 전력 소모량이 높은 고층 빌딩을 중심으로 전력의 송배전 손실까지 절약할 수 있는 건물 일체형 태양광 발전*(Building Integrated Photovoltaic, BIPV) 방식이 주목을 받고 있다.

 

하지만 기존 실리콘 태양전지를 빌딩의 벽면에 붙이는 방식은 설치의 어려움, 태양광 각도에 따른 효율저하, 창호면적의 증가로 인한 설치 면적의 감소 등의 어려움이 있다.

이번에 KETI가 개발한 창호형 고효율 투명 태양전지를 활용하면 기존 BIPV방식의 어려움을 해소하는 것은 물론 투명, 전력 생성, 열에너지 보전 등 세 가지 기능을 동시에 수행한다는 장점이 있다.

 

 이번 기술 구현을 위해서는 고효율 LSC* 개발이 핵심이다. LSC는 나노입자 크기의 형광체가 분산된 투명한 판으로, 수직 방향에서 입사한 태양광의 일부분은 투과시키고 일부분은 수평면으로 집광시켜 보내는 특성을 지닌 소재이다.

 

KETI는 양자효율 90% 이상인 파장선택성 양자점 및 이와 파장이 매칭 되는 GaAs* 태양전지가 적용된 LSC 모듈 개발에 성공함으로써 5cmx5cm 단위셀이 5.33% 발전 효율**을 갖는 세계 최고 수준의 高투명 LSC를 제조할 수 있게 되었다.

 

특히 참여기관들과의 공동연구를 통해 핵심 소재인 고효율 근적외선 양자점 소재 뿐만 아니라 파장 선택성 고효율 플렉서블 GaAs 태양전지까지 해외 의존에서 탈피한 독자 기술을 확보함으로써 국산화가 가능해 졌다. 

 

KETI 디스플레이연구센터 한철종 센터장은 “퀀텀닷은 미래 핵심 소재로 이번 기술개발을 통해 디스플레이뿐만 아니라 투명 태양전지 분야에도 적용 가능함을 확인하였다”고 밝혔으며 “향후 창호, 차음벽, 전기자동차 선루프 등에 적용하면 투명하면서도 태양광 발전을 할 수 있기 때문에 사업성 및 사회적 파급효과가 높을 것”이라고 밝혔다. 

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