스티커형 태양전지 세계 첫 개발

이지환-김동립 연구팀… 휴대전화-옷에 붙여 충전-발열

실리콘 기판에서 뜯어낸 스티커형 박막 태양전지. 스탠퍼드대 제공

한국 과학자들이 주도한 국제 연구진이 어디에나 간편하게 붙여 쓸 수 있는 ‘스티커형 태양전지’를 개발했다. 이 기술을 실생활에 응용하면 태양전지를 휴대전화에 붙여 배터리로 사용할 수도 있고, 태양광을 이용한 발열 의류도 만들 수 있을 것으로 보인다.

미국 스탠퍼드대 기계공학과 이지환 박사후연구원과 김동립 한양대 기계공학부 교수가 포함된 국제 공동연구진은 태양광 집광판에서 회로를 분리한 뒤 양면테이프, 접착제 등으로 어디에나 붙일 수 있는 스티커형 태양전지 개발에 성공했다.

스티커형 태양전지를 개발하려는 시도는 과거에도 있었다. 고무나 플라스틱 같은 소재 위에 회로를 그려 넣는 방식이었다. 그러나 이 같은 소재는 태양전지 회로 제조 과정에서 높은 열에 녹거나 타기 때문에 기존 공정을 이용할 수 없고 별도의 설비를 만들어야 해 비용 문제로 상용화할 수 없었다.

연구진은 반도체 제조에 사용되는 웨이퍼 기판에서 얇은 니켈 막을 입히는 과정만 추가해 기존 반도체 제조 공정을 그대로 활용할 수 있는 방법을 찾아냈다. 물속에 들어가면 화학반응을 일으키는 니켈의 특성을 이용해 실리콘 웨이퍼 기판에서 태양전지 회로를 얇게 분리하는 데 성공한 것이다.

이렇게 분리한 태양전지 회로에 접착제 등을 바르면 스티커처럼 붙일 수 있다. 고무, 플라스틱, 천 등 거의 모든 소재에 붙일 수 있어 활용도도 무궁무진하다.

이지환 연구원은 “실제로 미국 콜로라도 재생에너지연구소(NREL)에서 제조한 태양전지로 스티커형 태양전지를 만들었는데 전지의 효율이 그대로 유지됐다”고 말했다.

김동립 교수는 “스티커형 태양전지는 옷이나 모자에 붙여 간이 충전기로 쓰거나 에너지원이 필요한 발열 의류 등에도 활용할 수 있다”며 “5∼10년 뒤면 상용화할 수 있을 것”이라고 전망했다. 이 기술은 네이처 자매지인 사이언티픽 리포트 20일자에 소개됐다.

박태진 동아사이언스 기자 tmt1984@donga.com