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국내 연구진, '접을 수 있는 태양전지' 개발

최종수정 2019.06.02 12:00 기사입력 2019.06.02 12:00

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UNIST 김주영·송명훈 교수팀, 접는 수준의 페로브스카이트 태양전지 개발

유연 페로브스카이트 태양전지(PeSC)

유연 페로브스카이트 태양전지(PeSC)



[아시아경제 김철현 기자] 태양전지를 접어 주머니에 넣고 다니다 원하는 때 펼쳐 쓰는 날이 가까워지고 있다. 국내 연구진이 고효율 태양전지 재료로 최근 주목 받고 있는 '페로브스카이트'의 고유 물성 분석과 유연성을 극대화하는 태양전지 설계를 통해 접는 것이 가능한 페로브스카이트 태양전지를 개발하는 데 성공했다.


UNIST(총장 정무영)는 신소재공학부의 김주영·송명훈 교수 공동연구팀이 접을 수 있을 정도로 유연한 '페로브스카이트 태양전지(이하 PeSC)'를 개발했다고 2일 밝혔다. 공동연구를 통해 태양전지 구성 재료인 페로브스카트 박막의 정확한 물리적 특성을 분석하고 유연성 극대화를 위한 기판과 투명 전극 디자인을 적용한 결과다.


이번 연구는 태양전지의 유연성 예측이 가능할 정도로 페로브스카이트 박막의 물리적 특성을 정확하게 분석했고 기판, 투명전극 소재 최적화를 통해 PeSC를 접을 수 있는 수준까지 유연성을 극대화한 것이 핵심이다. PeSC의 광활성층인 페로브스카이트 박막의 정확한 물리적 특성 분석은 유연한 PeSC를 만들기 위한 선결조건이다. 하지만 기존의 페로브스카이트 박막 물성 분석은 실제 전지에서와 다른 조건의 박막을 이용하거나 간접적인 물성 분석법을 이용하고 있어 실제 PeSC에서 페로브스카이트 박막의 정확한 유연성 예측이 힘들었다. 이번 연구에서는 실제 PeSC에서와 동일한 조건의 페로브스카이트 박막에 대한 직접적인 단축 인장 실험으로 정확한 물리적 특성을 측정했고, 이를 토대로 정확한 태양전지 유연성 예측이 가능했다.


또한 이번 연구에서는 페로스카이트 박막 외에 다른 태양전지 구성층들의 물리적 특성을 분석해 유연성이 극대화된 태양전지를 설계했다. 새로운 유연 PeSC는 접는 수준과 같은 1.0㎜ 곡률 반경에서 1000회의 굽힘 후에도 태양전지 광전 변환 효율을 유지했다.


김주영 교수는 "이번 연구로 PeSC의 유연성을 정확하게 예측하고 이를 극대화할 수 있게 됐다"며 "다양한 조건의 페로브스카이트 박막의 물성 분석 결과를 활용해 PeSC의 유연성뿐 아니라 광전 변환 효율 또한 향상 시켜나갈 계획"이라고 밝혔다. 송명훈 교수는 "PeSC 유연성 극대화 연구를 통해 PeSC의 활용성을 웨어러블 디바이스 등에 확대시키면 우리 실생활에 더 가까운 태양전지 기술이 될 수 있을 것"이라고 했다. 이번 연구결과는 나노 분야의 세계적 권위지인 '나노 레터스'에 온라인 속보로 공개됐다.



김철현 기자 kch@asiae.co.kr

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