정전기 이용해 태양전지 효율 높이는 신개념 기술 개발

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국내 연구진이 태양전지 효율을 향상시킬 수 있는 신개념 인쇄기술을 개발했다.

신동윤 부경대 인쇄정보공학과 교수팀은 한국에너지기술연구원과 공동으로 정전기를 이용해 머리카락보다 얇은 미세한 전극을 표면에 들뜸 없이 인쇄하는 기술 개발에 성공했다고 30일 밝혔다.

태양빛을 에너지로 바꾸는 태양전지는 표면에 태양빛을 많이 받을수록 효율이 높아진다. 하지만 사용되는 전극이 투명하지 않기 때문에 가능한 미세하게 전극을 인쇄해 표면을 가리지 않아야 유리하다.

기존엔 물리적인 힘으로 전극을 인쇄하는 방식을 활용했지만 전지를 쉽게 깨지게 한다는 단점이 있어 최근엔 치약을 짜듯 전극을 전지 위에 올려놓는 ‘디스펜싱’ 기술이 개발되고 있다. 하지만 이 방식도 전극 소재가 너무 묽으면 전극이 표면에 퍼져버린다. 또 너무 뻑뻑하면 울퉁불퉁한 전지 표면에 전극이 잘 밀착되지 않는다는 한계가 있었다.

연구팀은 정전기를 이용해 밀착 문제를 해결했다. 전극소재를 짜내는 미세 노즐에 양극(+)을 연결하고, 태양전지 기판에 음극(-)을 연결해 전류가 흐르게 한 것이다.

이 기술을 도입하자 양극과 음극이 서로 끌어당기는 성질 때문에 치약보다 더 뻑뻑한 농도의 전극도 태양전지 표면의 요철과 상관없이 우수하게 밀착되는 것을 확인했다. 전지 효율도 기존 정전기를 이용하기 전에 비해 3.5%포인트 향상됐다.

신 교수는 “차세대 인쇄공정이 가진 문제를 해결했기 때문에 국내 태양전지의 입지를 한층 높일 수 있을 것으로 기대한다”며 “현재 국내 기업들과 함께 상용화를 준비하고 있다”고 밝혔다. 이번 연구결과는 학술지 ‘사이언티픽 리포츠’ 11월 18일 자 온라인판에 실렸다.

권예슬 동아사이언스기자 yskwon@donga.com