해외과학 기술 동향/태양열 전지의 효율성을 2배 향상시킨 투명 태양열 필름 개발
2013년10월15일
 
작년에 효율성을 거의 2배나 향상시킨 태양광발전 전지를 개발한 미국 캘리포니아 대학교 로스앤젤레스캠퍼스(UCLA) 연구진들이, 태양에서의 에너지를 하베스팅하기 위해 창문, 선루프, 스마트폰 디스플레이 그리고 다른 표면에 사용될 수 있는 2층의 투명 태양열 필름을 개발했다.

새롭게 개발된 장치는 태양광선을 모아서 전력으로 변환시키는 2장의 박막 폴리머 태양열 전지로 구성되어 있다. 연구진들에 의하면, 2개의 태양열 전지가 한 층의 태양열 장치보다 빛을 더 많이 흡수하고 더 넓은 태양 스펙트럼 영역으로부터 빛을 사용하며, 에너지 손실을 감소시키기 위해 2개의 태양열 전지 사이에 우수한 재료 층을 통합시켰기 때문에, 이 장치는 기존의 장치들보다 더 효율적이다.

2012년 캘리포니아 대학교 로스앤젤레스캠퍼스에서 개발된 탠덤-구조의 투명 유기 광전지장치는 태양에서 받은 에너지의 약 4%를 전력으로 변환(변환율)시키는 반면에, 투명 전지와 반투명 전지를 결합시켜 사용하는 새로운 탠덤 장치는 7.3%의 변환율을 이룩해 내었다.

캘리포니아 대학교 로스앤젤레스캠퍼스 엔지니어링 및 응용과학 헨리 사무엘리 스쿨엔지니어링 교수인 양 양 교수와 캐롤 교수 그리고 로렌스 이 타나스 주니어교수가 지도한 연구진들은, 새로운 장치가 표면을 통해 바라보는 사용자들의 느낌에 영향을 주지 않고 스마트폰 디스플레이와 창문에서의 전력 생산 층으로 동작한다고 말했다. 이 태양열 전지는 밝은 회색, 녹색 또는 갈색으로 보이도록 그리고 건물과 표면의 색깔 및 디자인 특성과 혼합되도록 생산될 수 있다.

이 연구결과는 7월 26일에 에너지와 환경과학저널과 영국 화학학회저널 온라인판에 발표되었고, 나중에 책자로 발행될 예정이다.

"사이에 새로운 계면 물질을 가진 2개의 태양열 전지를 사용하면, 우리가 예전에 관찰한 것보다 2배에 가까운 에너지를 생산할 수 있다. 우리는 이 장치가 태양열 전지의 새로운 방향을 제시하기를 바라며, 이것에는 가정과 사무실 빌딩의 태양열 창문의 제작이 포함되어 있다"고 캘리포니아 대학교 로스앤젤레스캠퍼스 캘리포니아 나노시스템즈 연구소 나노 재생에너지 센터 책임자이기도 한 양 교수는 말했다.

탠덤 폴리머 태양열 전지는 광능동적인 플라스틱으로 제작되었다. 단일 셀의 장치는 통과하는 적외선 광선의 약 40% 정도만을 흡수한다. 캘리포니아 대학교 로스앤젤레스캠퍼스 연구진들에 의해 개발된 새로운 적외선-민감형 폴리머로 구성된 단일 전지가 포함된 이 장치는, 적외선의 80% 그리고 작은 양의 가시광선도 흡수한다.

이 논문의 선임 저자인 캘리포니아 대학교 로스앤젤레스캠퍼스 재료과학 및 엔지니어링학과 대학원생인 천-차오 첸씨에 의하면, 투명 및 반투명 태양열 전지를 같이 사용하게 되면 이 장치의 효율성은 높아지며, 예전에 낮은 온도에서 프로세싱되던 물질을 상대적으로 제작하기가 쉬워진다.

이 연구의 다른 저자로는 캘리포니아 대학교 로스앤젤레스캠퍼스 재료과학 및 엔지니어링학과 스태프 연구원인 강 리씨, 이 학과 대학원생인 징 가오씨, 캘리포니아 대학교 로스앤젤레스캠퍼스 재료과학 및 엔지니어링학과 및 캘리포니아 나노시스템즈 연구소 대학원생인 레티안 도우씨와 바이-쉬안 창씨가 있다.

이 연구는 미국 공군 과학연구소와 미국 해군연구소 그리고 이에프엘 테크의 자금 지원을 받고 있다.
(자료출처: http://radar.ndsl.kr/, http://www.sciencedaily.com/)
 
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