미래창조과학부 산하 전기전문연구기관 한국전기연구원(KERI·원장 김호용)은 최근 나노융합기술연구센터 차승일·이동윤 박사팀이 차세대 태양전지 기술의 하나인 직조형(옷감형) 염료감응 태양전지를 개발하는데 성공했다고 밝혔다.
이번에 개발된 직조형 태양전지는 염료감응형 태양전지 기술을 기반으로 한다. 금속과 세라믹 섬유를 이용해 태양전지의 전극(음극과 양극) 구조를 옷감처럼 직조공정을 통해 베틀(직조기)로 짜내고, 스크린 프린팅의 공정으로 광전극과 염료를 프린팅 함으로써 옷감 형태의 태양전지를 완성했다.
직조형 태양전지는 옷감처럼 유연하고 부드러우며, 옷감과 마찬가지로 재봉과 재단이 가능하다. 또한 사용 환경과 응용 대상에 따라서 여러 가지 패턴(무늬)을 적용해 제작할 수 있다.
특히 기존의 면·실크·팰트 등의 천에 직조 공정으로 제조된 전극을 재봉해 부착(부착형)하거나, 기존 옷감을 제조할 때 태양전지를 삽입(옷감 삽입형)할 수 있다. 또 모두 직조로만 제조(직조형)하는 등 다양한 형태로 제조할 수 있어 응용 범위와 가능성이 높다.
현재 옷감형태의 태양전지 개발은 선진국에서도 경쟁적으로 시도되고 있다. 그러나 기존의 시도는 직조 공정 중에 섬유들이 필연적으로 겪게 되는 장력(당기는 힘)과 마찰력을 고려하지 않아 실제 직조물을 제조하기가 사실상 불가능했다.
이번 KERI 연구팀의 연구에서는 직조 공정으로 태양전지의 전극을 제조하고, 최종적으로 스크린 프린팅을 통한 프린팅 공정을 적용함으로써 직조기를 이용한 태양전지의 제조를 가능하게 했다.
KERI 차승일 선임연구원은 “이번 개발은 직조 구조를 제대로 활용한 태양전지로는 세계최초의 개발성과”라며 “웨어러블 시장이 본격적으로 형성되고 있고 건물 일체형 태양전지의 요구도 증가하고 있어 다양한 분야의 응용이 가능할 것으로 판단된다”고 전망했다.
이번에 개발된 전지의 효율은 당장 상용화에 충분한 5%대에 달한다. 연구팀은 응용분야에 적합한 후속 연구를 진행, 기술이전을 통해 빠른 시일 내 상용화할 예정이다.
