건물이나 자동차의 유리창을 대처할 수 있는 투명한 실리콘 태양전지가 개발됐다.

울산과학기술원(UNIST 유니스트) 에너지 및 화학공학부 서관용 교수팀이 어두운 `결정질 실리콘 태양전지`를 투명하게 만드는 데 처음으로 성공했다. 결정질 실리콘 태양전지는 태양광을 전기에너지로 변환할 수 있다. 안정성도 우수해 현재 태양전지 시장의 90% 이상이 이를 사용 중이다. 

하지만 실리콘 태양전지는 주로 가시광선 영역의 태양광을 흡수해 전기 에너지를 생산하기 때문에 검고 탁한 특성을 가진다.

유리창 등에 적용하기 위한 투명한 태양전지가 되려면 가시광선을 모두 투과시켜야 하기 때문이다. 유니스트 연구진은 투명한 실리콘 태양전지를 만들기 위해 실리콘 위에 `미세구조`를 도입했다. 이 미세구조는 우리 눈으로 식별하지 못하는 구조로 이뤄졌으며 태양광을 투과한다.

따라서 미세구조가 있는 부분에서는 가시광선을 투과하고, 그렇지 않은 실리콘 영역에서는 가시광선을 포함한 태양광을 흡수하게 된다. 우리 눈에는 투명해 보이면서도 태양광 흡수가 가능한 획기적인 결과물이 되는 것이다.

연구진은 또 새로 개발한 투명 결정질 실리콘을 이용해 유리 같은 `무색투명한 태양전지`를 완성하고 최고 12.2%의 광전변환 효율을 얻었다. 이는 지금까지 개발된 무색ㆍ투명한 태양전지 중 가장 높은 효율이다. 광 투과율도 다양하게 조절할 수 있어 건물의 유리창부터 자동차 선루프까지 다양한 분야에 응용할 수 있다. 

서관용 교수는 "이번 연구는 `결정질 실리콘은 투명할 수 없다`는 고정관념을 깬 매우 의미 있는 것"이라며 "새롭게 개발된 태양전지는 투명성뿐 아니라 높은 효율과 옥외사용 안정성 등 투명 태양전지가 필요로 하는 모든 요소를 만족하므로, 이를 사용하면 도심 태양광 발전 시대가 가능할 전망"이라고 밝혔다. 

한편 이번 연구는 고려대 이승우 교수팀도 공동으로 참여했다. 연구 내용은 세계적 권위의 학술지 셀(Cell)의 에너지 분야 자매지인 `줄(Joule)`에 12월 12일자로 공개됐다.
   허종학 기자