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태양에너지 이용, 투명 태양전지 패널로 빌딩 유리창이 발전소가 된다?!

  • 2014.11.10.
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건물 옥상이나 언덕의 공터에 세워진 태양전지 패널을 이용해 에너지를 만드는 모습은 이제 더 이상 낯선 풍경이 아닙니다.

태양전지 패널은 패널이 햇빛에 노출될 때, 햇빛에 포함된 유기 분자를 활용하여 태양 에너지를 전기에너지로 바꿔주는 집적장치를 말합니다.

하지만 태양전지 패널은 효율 대비 비용이 비싸다는 점과 지붕에 거대한 패널을 설치했을 경우 채광과 외관이 좋지 않다는 단점이 있습니다.

그런데 최근 미국 미시건주립대 연구진이 ‘투명 태양전지 패널’을 개발해 화제를 모으고 있습니다.

투명 태양전지 패널은 유리창 내부에 태양전지 패널이 들어있는 것으로 상용화되면 빌딩이나 집안 창문, 자동차, 스마트기기에 이르기까지 광범위하게 활용할 수 있습니다.

물론 설치 공간의 제약이 전혀 없죠.

이번 포스팅에서는 투명 태양전지 패널에 대해 알아보도록 하겠습니다.

 

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지난 반세기 동안 전 세계의 수많은 과학자들이 투명 태양전지 패널 개발에 매달려 왔습니다.

하지만 제품 개발은 쉽게 이뤄지지 않았습니다.

개발했다 해도 태양전지의 효율이 몇 퍼센트에 불과하거나, 유리창으로 사용하기엔 빛을 너무 많이 차단하는 등의 문제가 발생했기 때문입니다.

만약 상용화가 가능한 수준의 개발에 성공한다면 창문을 통해 에너지를 만들고, 디스플레이 화면을 통해 자가 충전하는 휴대전화가 등장하는 일이 가능해 집니다.

최근 발표된 연구에 따르면 이런 꿈같은 일이 곧 현실화될 것으로 보입니다.

 

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미국 미시건주립대 연구진이 투명한 형태의 태양에너지 흡수 소재를 개발하는 데 성공했기 때문입니다.

기존 태양전지 패널은 에너지의 효율성을 높이기 위해 대부분 검은색 반투명 패널을 사용했습니다.

모은 태양 에너지를 ‘광기전 효과(photovoltaic effect)’를 이용하여 전기 에너지로 변환할 때, 어두운 색의 실리콘 전지를 사용해 흡수율을 높이기 위해서입니다.

광기전 효과는 빛에 의존하는 현상입니다.

따라서 태양전지는 패널에 태양광을 입사시키는 부분에 초점을 맞춰 개발됐습니다.

하지만 새롭게 개발된 기술은 투명 패널 소재가 태양광의 특정 파장을 패널 가장자리에 있는 태양전지에 입사되도록 설계했습니다.

연구진이 개발한 이 투명 패널 소재는 자외선 및 근적외선 파장의 에너지를 흡수하여 이를 다시 적외선 파장으로 내보내는 물성을 가지고 있습니다.

반면 가시광선 영역에 속하는 파장은 그대로 투과시킵니다.

따라서 인간의 눈으로 봤을 때는 투명하게 보이게 되는 것입니다.

 

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투명 패널의 소재는 작은 유기물 분자 층으로 이루어져 있습니다.

따라서 얇고 휘는 등의 다양한 형태의 패널 제작이 가능해 집니다.

투명 태양전지 패널을 건물에 사용할 경우 손쉽게 에너지를 얻을 수 있을 뿐 아니라, 여름철 건물의 냉각비용 역시 대폭 줄일 수 있을 것으로 기대되고 있습니다.

지금의 건물들은 여름철 태양에 의해 표면이 가열되지만, 투명 패널로 시공한다면 태양광을 흡수할 수 있기 때문입니다.

 

전문가들은 이 소재가 전기에너지를 생산하는 투명한 유리창이나 채광창 등 단순한 활용을 넘어서 다른 분야에도 응용이 가능할 것으로 예측하고 있습니다.

유리창에서 전기를 생산하는 자동차나, 디스플레이가 전기에너지를 생산하는 스마트폰 등이 이에 해당됩니다.

현존하는 태양전지 패널 중 가장 효율이 좋은 패널은 태양광의 약 40퍼센트를 에너지로 변환하는 것으로 알려져 있습니다.

현재 시제품 형태로 제작된 투명 전지 패널의 효율은 1퍼센트 정도라고 하는데요, 연구진들은 조만간 이 효율을 5퍼센트까지 끌어올리는 것을 목표로 삼고 있다고 밝혔습니다.

또한 탑재 여부조차 파악하기 힘들 정도로 투명한 태양전지 패널을 만드는 것이 최종 목표라고 하네요.

 

 

전문가들은 기존의 유리창과 유사한 태양전지 패널이 개발될 경우, 태양광 전력 시스템 설치에 많은 비용을 절감할 수 있을 것으로 예상하고 있습니다.

머지않은 미래에 가정에서도 창문을 통해 전기를 직접 생산하는 시대가 열릴지, 더욱 기대가 됩니다!

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