▲ ▲전기연구원 이동윤(左), 차승일 박사. ▲전기연구원 이동윤(左), 차승일 박사

가벼우면서도 마음대로 구부릴 수 있고, 다양한 형상으로 만들 수 있는 신개념의 ‘종이 태양전지’가 국내 연구진에 의해 세계 최초로 개발됐다.

한국전기연구원(KERI, 원장 김호용) 창의원천연구본부 이동윤·차승일 박사팀은 나노기술과 섬유기술을 접목해 기판이 필요없는 새로운 형태의 유연(flexible) 염료감응 태양전지를 개발하는데 성공했다고 지난 28일 밝혔다.

연구진이 개발한 태양전지는 금속격자, 세라믹종이와 나노섬유를 사용해 가볍고 내구성이 있으면서도, 내구성과 통기성을 동시에 지닌 한국의 전통적 문창호 구조를 지니고 있어 주목을 끌고 있다.

기존 염료감응 태양전지의 경우 나노 티타니아(titania. 산화타이타늄)가 입자로 구성돼 굽힘을 받을 때, 균열이 가서 내구성이 크게 나빠졌다. 이를 극복하기 위하여 연구팀은 나노 티타니아를 입자의 형태가 아닌 긴 섬유로 뽑아내고, 전통 한지와 같은 나노종이를 만드는데 성공했다.

또한 기존의 플라스틱 기판을 없애기 위해서 스테인레스 강선의 표면을 특수처리하여 한지의 문살에 해당하는 도전성(전기가 통하는 성질) 금속메시를 제작했고 액체전해질이 마음대로 퍼져나가지 않으면서도 태양전지의 강도를 유지할 수 있도록 유리섬유로 만든 유리종이를 부착했다. 이렇게 만들어진 각 부품은 모두 연구팀이 특수하게 제작한 세라믹접착제를 이용해 접합했다.

전기연구원은 이번 태양전지 양산화 성공 시, 원가는 와트당 0.5달러로 기존의 실리콘 태양전지의 절반 이하로, 효율은 최대 5%까지 가능할 것으로 예상했다. 또한 모바일 기기, 건물 창문, 의복에도 탈부착이 가능해 건물용, 군사용, 해양용 등 새로운 태양전지 시장을 열 것으로 기대했다.

한편 연구팀은 이번 연구성과와 관련해 4건의 특허를 출원했으며 해당 기술성과는 에너지 환경분야의 세계 저명 학술지인 ‘에너지 앤 인바이런먼털 사이언스(Energy and Environmental Science)’의 이슈논문으로 선정됐다. 또한, 영국왕립화학회에서 발간하는 ‘케미스트리 월드(Chemistry World)’에도 소개돼 해외 학계의 많은 관심을 받고 있다.