태양전지 기술의 혁신: 투명 분무형 전지의 개발

KISTI 『글로벌동향브리핑』 2010-01-14

최근 미국의 New Energy Technologies사는 어떠한 유리표면에도 분무살포할 수 있는 투명한 태양전지를 개발하였다. 원리는 태양전지로부터 모든 금속성분을 성공적으로 제거하는 것을 이용하였다. 즉, 음성 극성접촉(polar contact)을 유발하는 태양전지 내 금속성분을 제거한 것이다. 그리고, 이들 금속성분을 투명한 환경친화적 성분으로 대체하였다. New Energy Technologies의 CEO 이자 사장인 Meetesh V. Patel에 따르면, 유리 위에 직접적으로 태양발전을 위한 코팅을 분무할 수 있는 기술의 개발은 투명성을 방해하는 금속성분을 환경친화적인 투명한 성분으로 대체하는 혁신기술의 최고봉에 섰음을 의미하고, 전기를 생산할 수 있는 투명 유리창의 개발에 있어 중요한 진전을 이루었음을 의미한다고 밝혔다. 현재의 태양전지는 실리콘 웨이퍼(silicon wafers)로 대부분 제작되어, 비싸고 깨지기 쉬운 성질을 갖는다. 그리고, 최근에 개발된 저가의 박막 태양전지는 초진공 및 고온의 생산공정을 요구한다. 또한, 이 두 기술들은 개발된 분무형 기술 대비 완성에 오랜 기간이 걸리는 단점이 있다. 이번에 새롭게 개발된 초소형 태양전지는 전세계에서 실용화 가능한 것 중 가장작은 것으로, 쌀 알갱이의 1/4 수준이다. 또한 이 초소형 태양전지는 햇빛에 존재하는 가시광선 영역의 스펙트럼에서 전기를 생산할 뿐만 아니라, 형광등과 같은 인공빛에서 발생되는 가시광선에서도 전기를 생산할 수 있다. 이 전지의 성능은 인간의 머리카락의 1/1000 수준의 초박막 필름의 개발을 가능하게 해준다. 반대로, 기존의 박막필름은 지수적인 증가로 인하여 수 마이크로미터의 두께를 가짐으로써 투명성을 방해한다. Patel 에 따르면, 상업적 관점에서 이 새로운 분무기술은 태양에너지 창(SolarWindow) 관점에서 제조의 장점을 갖는데, 이에는 가격의 절감, 생산속도의 증가 및 상온 증착과 같은 기존의 상업화에 있어 장애물을 뛰어넘었다는 것이라고 한다. 그는 이 기술은 햇빛에 직접적으로 노출되는 것이 한계를 갖거나 불가능한 지역에 적용될 수 있는 특징을 갖는데, 이는 이 초소형 태양전지가 자연 및 인공적 광선의 조건에서 모두 전기를 생산할 수 있는 특별한 능력을 실증하였기 때문이라고 주장하였다. 이러한 분무형 기술은 최초의 기술은 아니다. 나노입자 잉크와 같이 지붕 및 표면을 코팅할 수 있는 기술이 현재 연구되고 있다. 그러나, 나노입자 잉크는 유리창에 적합하지는 않다. 미국 에너지 정보국(Energy Information Administration)에 따르면 미국 내에는 5백만개의 상업용 건물이 있다고 한다. 이 기술이 적용가능하다면, 분무형 태양전지는 설치의 용이성으로 인하여 현재 벌어지고 있는 태양발전의 동향을 바꿀 수 있다. 이 투명전지는 현재 기술특허 등록중이라고 한다. spray-on-solar-cells.jpg 출처 : Clenatechnica