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태양전지에 붙이면 효율 쑥 올라가는 필름 나왔다

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태양전지에 붙이면 효율 쑥 올라가는 필름 나왔다

2015.09.09 18:00
김경식 연세대 교수팀, 알루미늄 기판 이용 광 안개 메타 필름 제작, "LED 등에도 적용 가능할 것"

태양전지에 붙이기만 하면 효율이 10%나 올라가는 필름이 개발됐다. 필름을 붙이는 방법도 간단해 일반 테이프처럼 떼서 태양전지 표면에 붙이기만 하면 된다.  

김경식 연세대 교수 - 한국연구재단 제공
김경식 연세대 교수 - 한국연구재단 제공

김경식 연세대 기계공학과 교수팀은 태양전지에 붙여 효율을 높이는 필름을 개발했다고 9일 밝혔다.

 

연구진은 알루미늄 기판을 산화시킨 뒤 부식시키는 공정을 통해 수십 나노미터(nm·10억 분의 1m) 두께의 나노선을 제작했다. 이 나노선은 스스로 조립되며 필름 형태가 되는데, 자세히 보면 여러 개의 산이 모인 것 같은 미세구조를 나타냈다.
 
이 필름은 산등성이 부분과 사이사이 뚫린 구멍의 차이 때문에 빛을 산란시킨다. 광산란율은 최대 98%. 필름에 들어오는 빛을 안개처럼 뿌옇게 흩뿌려 준다는 의미에서 ‘광안개 메타 필름’으로 불린다. 빛 투과율은 유리와 비슷한 수준인 96%였다.

 

연구팀이 핀셋으로 이번에 개발한 광안개 메타 필름을 보이고 있다.  - 신선미 기자, vamie@donga.com 제공
연구팀이 핀셋으로 이번에 개발한 광안개 메타 필름을 보이고 있다.  - 신선미 기자, vamie@donga.com 제공

연구팀이 이 필름을 유기 태양전지에 붙이자 효율이 약 10.3% 높아졌다. 빛이 필름을 통과할 때 산란돼 태양전지의 광흡수층을 비스듬히 지나기 때문이다. 빛이 태양전지에 머무는 거리가 길어지는 만큼 광흡수율은 높아진다.
 

김 교수는 “이 필름은 적은 비용으로 대면적으로 만들 수 있고, 투광도와 광산란도 조절도 쉽다”며 “향후 태양전지 뿐 아니라 LCD, LED 등 다양한 소재와 장치의 효율과 기능을 향상시키는 기술로 활용될 수 있을 것”이라고 말했다.

 

연구 결과는 ‘에너지와 환경과학(Energy&Environmental Science)’ 1일자에 실렸다.

 

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