색반사 필름 이용한 컬러 태양전지 공개 컬러페로브스카이트 태양전지의 신뢰성 확보 연구 진행할 것 딱정벌레 표피의 미세구조를 모방해 시커먼 태양전지에 알록달록 색을 입힌 고효율 컬러 유연 페로브스카이트 태양전지가 나왔다. 경희대학교 최석원 교수, 울산과학기술원 송명훈 교수 연구팀은 고효율 색반사 필름을 제작하고 이를 부착한 건물 일체형 컬러 페로브스카이트 태양전지를 제작했다. 기존 컬러 태양전지는 태양광 흡수층의 흡수율을 제어하여 효율이 낮아지거나 복잡한 광학설계 및 공정방식으로 인해 대형화 및 비용절감에 한계를 나타냈다.연구팀에 따르면, 이러한 기존 컬러 태양전지의 한계점을 극보하기 위해 딱정벌레 표피의 미세 나선구조에 의해 나타나는 빛반사 현상을 모사한 색반사 필름을 개발했다. 또한, 단일층 액정 소재의 반사율은 이론적으로 최대 50%에 불과하지만 액정의 자가조립을 이용한 나선구조를 유도, 반사율 100%의 초반사 필름을 제작했다고 밝혔다. 연구팀은 딱정벌레 표면에서의 높은 반사율이 두 장의 나선구조 층 사이 빛의 편광을 변환시켜주는 또 다른 층을 사이에 둔 삼층 구조에 기인하는 것에 착안해 반사율 100%의 초반사 필름을 제작한 것이라고 부연 설명했다.나아가 연구팀은 대면적 저비용 제작에 유리한 습식공정 방식으로 이 색반사 필름을 페로브스카이트 태양전지에 적용했다. 연구팀은 현재 17% 내외의 전력 변환효율의 컬러 페로브스카이트 태양전지를 제작한 상태로 향후 가혹한 외부환경에서의 컬러페로브스카이트 태양전지의 신뢰성 확보 연구를 계획하고 있다. 한편, 이번 연구는 과학기술정보통신부와 한국연구재단이 추진하는 과학기술분야 기초연구사업(기본연구, 대학중점연구소 등) 지원으로 수행했다.

색반사 필름 이용한 컬러 태양전지 공개

컬러페로브스카이트 태양전지의 신뢰성 확보 연구 진행할 것

기사입력 2021-12-22 12:20:31

[산업일보]
딱정벌레 표피의 미세구조를 모방해 시커먼 태양전지에 알록달록 색을 입힌 고효율 컬러 유연 페로브스카이트 태양전지가 나왔다.

경희대학교 최석원 교수, 울산과학기술원 송명훈 교수 연구팀은 고효율 색반사 필름을 제작하고 이를 부착한 건물 일체형 컬러 페로브스카이트 태양전지를 제작했다.

▲컬러 페로브스카이트 태양전지 개념도 (자료:경희대학교 배상욱 대학원생)

기존 컬러 태양전지는 태양광 흡수층의 흡수율을 제어하여 효율이 낮아지거나 복잡한 광학설계 및 공정방식으로 인해 대형화 및 비용절감에 한계를 나타냈다.

연구팀에 따르면, 이러한 기존 컬러 태양전지의 한계점을 극보하기 위해 딱정벌레 표피의 미세 나선구조에 의해 나타나는 빛반사 현상을 모사한 색반사 필름을 개발했다.

또한, 단일층 액정 소재의 반사율은 이론적으로 최대 50%에 불과하지만 액정의 자가조립을 이용한 나선구조를 유도, 반사율 100%의 초반사 필름을 제작했다고 밝혔다.

▲딱정벌레의 표피구조 및 컬러 페로브스카이트 태양전지의 구조(자료:경희대학교 배상욱 대학원생)

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

나아가 연구팀은 대면적 저비용 제작에 유리한 습식공정 방식으로 이 색반사 필름을 페로브스카이트 태양전지에 적용했다.

연구팀은 현재 17% 내외의 전력 변환효율의 컬러 페로브스카이트 태양전지를 제작한 상태로 향후 가혹한 외부환경에서의 컬러페로브스카이트 태양전지의 신뢰성 확보 연구를 계획하고 있다.

한편, 이번 연구는 과학기술정보통신부와 한국연구재단이 추진하는 과학기술분야 기초연구사업(기본연구, 대학중점연구소 등) 지원으로 수행했다.