에너지 효율 높인 신축성 태양전지

경북대 연구진이 에너지 효율이 높고 신체 부착이 가능할 정도로 가벼운 신축성 태양전지 제작 기술을 개발했다.
15일 조성진 경북대 에너지공학부 교수와 재료연구소 김동호 박사 연구팀은 물에 쉽게 녹는 산화게르마늄 분리층을 이용해 신축성 실리콘 박막 태양전지 제작 기술을 개발하는데 성공했다고 밝혔다.
신축성 있는 태양전지 개발 기술은 웨어러블 전자기기의 수요 증가로 학계의 큰 관심을 받고 있는 연구 분야다. 현재까지 개발된 신축성 태양전지는 대부분 유기물 기반으로 제작돼 낮은 에너지 효율과 안정성 때문에 상용화에 어려움이 많았다.
하지만 조 교수팀은 이같은 단점을 극복하기 위해 고온 공정으로 제작된 태양전지층을 신축성 있는 기판으로 옮기는 트랜스퍼 프린팅 기술을 활용했다. 트랜스퍼 프린팅 기술은 태양전지층과 기판 사이에 분리층을 추가, 분리층을 선택적으로 제거해 태양전지층을 신축성 기판으로 옮기는 기술이다. 기존 트랜스퍼 프린팅 기술의 경우 대부분 금속 혹은 유기물로 분리층을 사용해 불산, 염산 등 강한 산성 용액으로 분리층을 제거했다. 또 태양전지층이 강산에 노출되면서 손상을 받아 효율이 저하되는 문제가 발생했다. 이로 인해 유기물 분리층의 경우 고온에서 변형이 일어나 고온 공정에 사용할 수 없었다.
이에 반해 조 교수팀은 물에 녹는 산화게르마늄을 분리층으로 사용해 태양전지층의 손상을 막는 트랜스퍼 프린팅 기술을 개발했다. 산화게르마늄 분리층의 경우 반도체를 손상시키지 않는 물로 분리층을 제거할 수 있고 고온 공정에도 적용이 가능하다. 이 기술을 활용해 조 교수팀은 효율의 변화가 없는 신축성 실리콘 박막 태양전지 개발에 성공했다.
조 교수는 “실리콘 박막 태양전지는 가볍고 에너지 효율도 매우 높지만 신축성을 부여하기 위한 분리층에 대한 연구는 전무했다”며 “신축성 태양전지 개발을 계기로 신축성 전자소자 구현을 앞당길 것으로 기대된다”고 밝혔다.
이번 연구 결과는 에너지 재료 연구 분야의 저명한 국제학술지인 ‘어드밴스드 에너지 머티리얼즈(Advanced Energy Materials)’의 표지논문으로 선정돼 11월호에 게재됐다.
[대구 = 우성덕 기자]