스마트폰 화면에서 배터리를 직접 충전할 수 있는 기술이 등장했다. 투명한 태양전지를 통해 건물, 자동차, 모바일 기기 유리에서 직접 에너지를 공급할 수 있다.

유니스트(UNIST·울산과학기술원) 에너지화학공학과 서관용 교수팀은 유리와 같이 무색 투명한 특성을 유지하면서도 높은 효율을 지닌 새로운 형태의 투명 태양전지와 모듈을 개발했다고 20일 밝혔다.

태양전지의 모든 구성 요소를 후면에 배치하는 후면전극형(All-back-contact) 디자인을 도입해 무색 투명성을 확보했다. 투명 태양전지가 필수적으로 갖추어야 할 높은 효율과 심미성을 동시에 달성한 것이다.

연구팀은 금속 와이어를 사용하지 않고 소자 간 간격을 없앤 ‘연결 부위가 보이지 않는 모듈화(Seamless modularization)’ 기술을 개발했다. 기존 모듈화 방식에서 소자 간 간격과 불투명한 금속 와이어로 인해 투명 태양전지의 미관이 손상되는 문제를 해결했다.

개발된 16㎠ 크기의 투명 태양전지 모듈은 단일 소자와 유사한 심미성을 유지하면서도 투과도 20%에서 14.7%의 높은 효율을 구현했다. 자연 태양광을 이용해 스마트폰을 충전하는 데도 성공했다. 소형 모바일 기기 화면이 에너지 공급원으로 활용될 수 있는 가능성도 입증한 것이다.

박정환 연구원과 이강민 연구조교수는 “이번 연구가 새로운 소자 구조 설계를 통해 기존 태양전지 모듈화 방식의 미적 문제를 근본적으로 해결했다”며 “건물과 자동차 유리뿐만 아니라 소형 디바이스 등 다양한 산업 분야에 투명 실리콘 태양전지가 활용될 수 있는 가능성을 제시했다”고 말했다.

서관용 교수는 “투명 실리콘 태양전지 상용화를 위해 필수적인 모듈화 연구의 새로운 길을 열었다”며 “투명 태양전지가 친환경 미래 에너지 산업 핵심 기술로 자리 잡을 수 있도록 추가 연구를 지속할 계획”이라고 밝혔다.

연구는 8월 7일, 국제 학술지 미국국립과학원회보(PNAS, Proceedings of the National Academy of Sciences)에 공개됐다. 연구는 한국에너지기술평가원 지원과 UNIST 연구지원본부 장비 및 시설을 활용해 이뤄졌다.