무독성 아연 활용, 박막 두께 조절로 다양한 색상 구현
세계 첫 태양전지 변환 효율 향상 메커니즘도 규명
(톱스타뉴스 김명수 기자) 뉴시스에 따르면 국내 연구진이 도심 미관에 도움을 줄 수 있는 컬러 태양전지 구현에 성공하고 태양전지의 효율 향상 메커니즘을 규명했다.
한국전자통신연구원(ETRI)은 기존 어두운 색을 띠는 태양전지에 추가 공정이나 비용없이 다양한 색상구현이 가능한 '친환경 컬러 CIGS 박막 태양전지' 개발에 성공했다고 25일 밝혔다.
CIGS는 구리(Cu), 인듐(In), 갈륨(Ga), 셀레늄(Se)으로 이뤄진 화합물이다.
또 연구진은 광펌핑 테라헤르츠 분광법을 이용해 태양전지의 효율 향상 메커니즘을 세계 처음으로 규명했다.
이번 연구결과는 에너지분야 국제 학술지인 '나노 에너지(Nano Energy)'와 '프로그레스 인 포토볼태익스(Progress in Photovoltaics)' 온라인판에 각 지난 5월, 3월 게재됐다.
ETRI가 개발한 친환경 컬러 CIGS 박막 태양전지 / 뉴시스
CIGS 박막 태양전지는 태양광을 전기에너지로 변환시키는데 사용되는 차세대 태양전지로 유리기판 등에 CIGS를 얇은 막으로 쌓아 올려 만들어진다.
비실리콘 계열 태양전지 중 높은 광 흡수율을 가져 에너지 변환효율이 매우 뛰어나고 안정성이 좋다는 장점이 있으며 실리콘 계열 태양전지에 비해 적은 원자재 소비, 저렴한 공정 및 재료비용의 특징도 갖고 있다.
하지만 유해 중금속인 카드뮴을 함유한 소재를 완충층으로 사용하기 때문에 상용화가 어렵다는 단점이 있다.
이에 따라 ETRI 연구진은 인체에 무해한 아연(Zn) 함유 소재를 황화카드뮴(CdS) 대체재로 활용, 약 18% 수준의 유사 변환효율(태양 빛에서 전기 에너지로 전환되는 비율)을 내는 데 성공했다.
또 추가 공정이나 비용없이 태양전지에 보라, 녹색, 청색 등 7가지 이상의 색깔을 구현해낼 수 있도록 했다.
연구진은 물 위에 떠 있는 기름띠가 무지개색으로 보이는 빛의 간섭 현상에 착안해 박막 구성층 두께를 조절, 여러 색깔을 구현하는데 성공했다고 설명했다.
제작된 박막 태양전지의 두께는 3㎛에 불과하고 유리기판 뿐만 아니라 유연기판에 코팅도 가능하다.
구부리거나 접을 수 있는 형태로 제작할 수 있어 건물 유리창에 부착하는 등 차세대 친환경 에너지원으로 활용폭이 넓다.
특히 연구진은 광펌핑 테라헤르츠 분광법을 이용해 태양전지 내 전하의 움직임을 측정, 태양전지 효율 향상의 원리를 세계 최초로 확인했다.
정용덕 책임연구원은 "이 기술로 컬러가 구현된 고부가가치 태양전지 제품 생산과 차세대 응용 분야를 창출해 도시형 태양광 발전에 기여할 수 있을 것"이라고 말했다.
연구진은 이번 친환경 컬러 CIGS 박막 태양전지 제조 기술을 태양광 모듈이나 도심형 건축물 건자재, 휴대용 기기 등에 적용키 위한 비즈니스 모델 개발에 나설 계획이다.
ETRI 강성원 ICT창의연구소장은 "전력의 수요-공급이 불균형한 현대사회에서 차세대 신재생 에너지원을 확보하는 일이 매우 중요하다"며 "미래사회를 대비키 위한 박막 태양전지 기술 개발을 선도하고 친환경 미래 에너지원 확보에 기여할 것"이라고 말했다.
ETRI의 이번 기술이 2차전지 시장에도 긍정적인 효과를 줄 수 있을지 기대가 모인다.
2차전지는 전기차에서 중요한 부분이며 태양전지가 도시형 태양광만이 아니라 전기차에도 다양하게 접목될 것으로 기대된다.
2차전지 테마주는 쎄노텍, 엘앤에프, 일진머티리얼즈, 영화테크, 디에이테크놀로지, 켐트로스, 피앤이솔루션, 필옵틱스, 상아프론테크, 후성, 이노메트리, SKC, 스카이이앤엠, 한국아트라스비엑스, 에코프로, 테이팩스, 제낙스, 포스코케미칼, 나인테크, 신흥에스이씨, 피엔티, 엔에스, PI첨단소재, 대보마그네틱, SK이노베이션, 넥스트아이, 코스모화학, 씨아이에스, 엠플러스, 에이에프더블류, 브이원텍, 코스모신소재, 코윈테크, 에코프로비엠, 삼성SDI, 탑엔지니어링, 자비스, KG케미칼, 황금에스티, 세방전지, 애경유화, 웰크론한텍, 파워로직스, LG화학, 동화기업, POSCO, 명성티엔에스, 엠케이전자, 천보, 서원인텍, 상신이디피, 솔브레인홀딩스, 두산솔루스, 삼진엘앤디, 유에스티, 이랜텍, 아이티엠반도체, 나노신소재, 디아이티 등이 거론된다.
또한 전기차 테마주로는 인지컨트롤스, 세원, 엘앤에프, 영화테크, 피앤이솔루션, 상아프론테크, 동아화성, 이지웰, 아진산업, 스카이이앤엠, SKC, LS ELECTRIC, 아이에이, 삼보모터스, 신흥에스이씨, 지엠비코리아, 삼화전자, 삼기오토모티브, SK이노베이션, KEC, 한온시스템, 뉴인텍, 포스코 ICT, 디아이씨, 씨아이에스, 계양전기, 알파홀딩스, 한국단자, 성창오토텍, 엠플러스, 코스모신소재, 성문전자, 삼성SDI, 대창스틸, 우수AMS, 로스웰, 우리산업, 삼화콘덴서, 보성파워텍, 센트랄모텍, 파워로직스, 캠시스, 쎄미시스코, LG화학, 삼화전기, S&T모티브, 피에스텍, 기아차, 두산솔루스, 현대차, 상신이디피, 만도, 아모그린텍, 유에스티, 엠에스오토텍, 에스트래픽, 현대모비스, 코다코, 에스모 등이 거론되고 있다.
다양한 기업과 기술연계가 될 경우 친환경차 산업의 발전속도가 더욱 빨라질 수 있을 것으로 기대된다.
한국전자통신연구원(ETRI)은 기존 어두운 색을 띠는 태양전지에 추가 공정이나 비용없이 다양한 색상구현이 가능한 '친환경 컬러 CIGS 박막 태양전지' 개발에 성공했다고 25일 밝혔다.
CIGS는 구리(Cu), 인듐(In), 갈륨(Ga), 셀레늄(Se)으로 이뤄진 화합물이다.
또 연구진은 광펌핑 테라헤르츠 분광법을 이용해 태양전지의 효율 향상 메커니즘을 세계 처음으로 규명했다.
이번 연구결과는 에너지분야 국제 학술지인 '나노 에너지(Nano Energy)'와 '프로그레스 인 포토볼태익스(Progress in Photovoltaics)' 온라인판에 각 지난 5월, 3월 게재됐다.
CIGS 박막 태양전지는 태양광을 전기에너지로 변환시키는데 사용되는 차세대 태양전지로 유리기판 등에 CIGS를 얇은 막으로 쌓아 올려 만들어진다.
비실리콘 계열 태양전지 중 높은 광 흡수율을 가져 에너지 변환효율이 매우 뛰어나고 안정성이 좋다는 장점이 있으며 실리콘 계열 태양전지에 비해 적은 원자재 소비, 저렴한 공정 및 재료비용의 특징도 갖고 있다.
하지만 유해 중금속인 카드뮴을 함유한 소재를 완충층으로 사용하기 때문에 상용화가 어렵다는 단점이 있다.
이에 따라 ETRI 연구진은 인체에 무해한 아연(Zn) 함유 소재를 황화카드뮴(CdS) 대체재로 활용, 약 18% 수준의 유사 변환효율(태양 빛에서 전기 에너지로 전환되는 비율)을 내는 데 성공했다.
또 추가 공정이나 비용없이 태양전지에 보라, 녹색, 청색 등 7가지 이상의 색깔을 구현해낼 수 있도록 했다.
연구진은 물 위에 떠 있는 기름띠가 무지개색으로 보이는 빛의 간섭 현상에 착안해 박막 구성층 두께를 조절, 여러 색깔을 구현하는데 성공했다고 설명했다.
제작된 박막 태양전지의 두께는 3㎛에 불과하고 유리기판 뿐만 아니라 유연기판에 코팅도 가능하다.
구부리거나 접을 수 있는 형태로 제작할 수 있어 건물 유리창에 부착하는 등 차세대 친환경 에너지원으로 활용폭이 넓다.
특히 연구진은 광펌핑 테라헤르츠 분광법을 이용해 태양전지 내 전하의 움직임을 측정, 태양전지 효율 향상의 원리를 세계 최초로 확인했다.
정용덕 책임연구원은 "이 기술로 컬러가 구현된 고부가가치 태양전지 제품 생산과 차세대 응용 분야를 창출해 도시형 태양광 발전에 기여할 수 있을 것"이라고 말했다.
연구진은 이번 친환경 컬러 CIGS 박막 태양전지 제조 기술을 태양광 모듈이나 도심형 건축물 건자재, 휴대용 기기 등에 적용키 위한 비즈니스 모델 개발에 나설 계획이다.
ETRI 강성원 ICT창의연구소장은 "전력의 수요-공급이 불균형한 현대사회에서 차세대 신재생 에너지원을 확보하는 일이 매우 중요하다"며 "미래사회를 대비키 위한 박막 태양전지 기술 개발을 선도하고 친환경 미래 에너지원 확보에 기여할 것"이라고 말했다.
ETRI의 이번 기술이 2차전지 시장에도 긍정적인 효과를 줄 수 있을지 기대가 모인다.
2차전지는 전기차에서 중요한 부분이며 태양전지가 도시형 태양광만이 아니라 전기차에도 다양하게 접목될 것으로 기대된다.
2차전지 테마주는 쎄노텍, 엘앤에프, 일진머티리얼즈, 영화테크, 디에이테크놀로지, 켐트로스, 피앤이솔루션, 필옵틱스, 상아프론테크, 후성, 이노메트리, SKC, 스카이이앤엠, 한국아트라스비엑스, 에코프로, 테이팩스, 제낙스, 포스코케미칼, 나인테크, 신흥에스이씨, 피엔티, 엔에스, PI첨단소재, 대보마그네틱, SK이노베이션, 넥스트아이, 코스모화학, 씨아이에스, 엠플러스, 에이에프더블류, 브이원텍, 코스모신소재, 코윈테크, 에코프로비엠, 삼성SDI, 탑엔지니어링, 자비스, KG케미칼, 황금에스티, 세방전지, 애경유화, 웰크론한텍, 파워로직스, LG화학, 동화기업, POSCO, 명성티엔에스, 엠케이전자, 천보, 서원인텍, 상신이디피, 솔브레인홀딩스, 두산솔루스, 삼진엘앤디, 유에스티, 이랜텍, 아이티엠반도체, 나노신소재, 디아이티 등이 거론된다.
또한 전기차 테마주로는 인지컨트롤스, 세원, 엘앤에프, 영화테크, 피앤이솔루션, 상아프론테크, 동아화성, 이지웰, 아진산업, 스카이이앤엠, SKC, LS ELECTRIC, 아이에이, 삼보모터스, 신흥에스이씨, 지엠비코리아, 삼화전자, 삼기오토모티브, SK이노베이션, KEC, 한온시스템, 뉴인텍, 포스코 ICT, 디아이씨, 씨아이에스, 계양전기, 알파홀딩스, 한국단자, 성창오토텍, 엠플러스, 코스모신소재, 성문전자, 삼성SDI, 대창스틸, 우수AMS, 로스웰, 우리산업, 삼화콘덴서, 보성파워텍, 센트랄모텍, 파워로직스, 캠시스, 쎄미시스코, LG화학, 삼화전기, S&T모티브, 피에스텍, 기아차, 두산솔루스, 현대차, 상신이디피, 만도, 아모그린텍, 유에스티, 엠에스오토텍, 에스트래픽, 현대모비스, 코다코, 에스모 등이 거론되고 있다.
<저작권자 © 톱스타뉴스 무단전재 및 재배포 금지> 2020/06/25 14:04 송고 | reporter@topstarnews.co.kr
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#태양전지
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