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휘는 태양전지 값싸고 친환경적으로 제조하는 방법 찾았다

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휘는 태양전지 값싸고 친환경적으로 제조하는 방법 찾았다

2015.08.11 18:00
KIST 연구팀, 나노잉크 프린팅 기법 이용한 박막태양전지 개발 성공
금속 나노결정에서 제조한 나노잉크를 발라 박막태양전지를 제조하는 과정을 표현한 그림.   - KIST 제공
금속 나노결정에서 제조한 나노잉크를 발라 박막태양전지를 제조하는 과정을 표현한 그림. - KIST 제공

 

종잇장처럼 얇은 태양전지를 대량으로 생산할 수 있는 방법을 국내 연구진이 찾아냈다. 제조비용을 절감할 수 있어 태양전지 상용화에 큰 보탬이 될 것으로 보인다. 

 

이도권 한국과학기술연구원(KIST) 책임연구원팀은 구리-인듐 계 금속 나노입자를 잉크로 삼아 인쇄하는 기법으로 ‘박막태양전지’를 제조할 수 있는 기술을 개발해 에너지 분야 학술지인 ‘재료화학저널A(Journal of Materials Chemistry A)’ 21일 자 표지논문으로 발표했다.

 

 박막태양전지는 형태를 자유롭게 변형할 수 있고 가볍기 때문에 건물과 웨어러블 기기 등에 응용할 수 있다. 하지만 제작하려면 반도체 공정에 쓰는 고가의 진공장비가 필요해 제조단가가 비싸진다는 문제가 있었다.

 

이도권 연구원 팀은 나노입자를 균일하게 분산시키는 나노잉크 프린팅 기법으로 박막태양전지를 만들 수 있는 공정을 개발했다. 이 방법을 이용하면 진공장비가 필요 없는데다 대량생산에 적합한 연속공정도 가능해 단가를 줄일 수 있게 될 전망이다.

 

연구팀이 개발한 기술로 만든 박막형태양전지는 광변환 효율 11.4%를 달성했다. 이는 유사한 화합물로 구성된 저가형 태양전지 중 가장 높은 효율이다.

 

연구팀은 이번에 기존 나노잉크 프린팅 기술의 단점 역시 보완했다. 보통 나노잉크 프린팅에는 잉크인 나노입자가 서로 엉기는 현상을 막고 코팅막을 치밀하게 하기 위해 독성이 있는 유기물 분산제를 써 왔는데 이번 기술에는 이를 쓰지 않고 보다 친환경적인 방법을 택한 것이다.

 

연구팀은 독성 유기물 분산제 대신 용기를 회전시켜 얻은 기계적 에너지만으로 나노입자를 균일하게 분산시켜 박막형태로 만들어냈다. 이 방법으로 프린팅한 나노잉크는 대기 중에서 한 달 이상 안정한 상태를 유지하는 등 기존 유기물 분산제를 사용한 나노잉크와 비교해서도 안정성이 우수했다.

 

이 연구원은 “유기물 분산제를 사용하지 않고 고품질의 박막을 형성하는 나노잉크 제조 기술을 처음으로 확보했다는 점에서 의미가 있다”며 “저비용, 고효율 박막태양전지의 구현을 한층 앞당길 수 있을 것으로 기대한다”고 말했다.

 

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