투명 태양전지 효율 혁신… 실리콘 마이크로와이어 복합체로 반사광까지 활용

투명도와 효율 트레이드오프 극복

투명 태양전지 연구가 활발해지며 태양에너지가 사회 수요 충족 가능, 차세대 대세가 될 것이라는 믿음 확산. 광투과율(가시광 투명도)과 발전 효율(광전 변환 효율) 사이 필연적 트레이드오프 존재.

기존 염료/유기물/페로브스카이트 기반 유색 투명 태양전지는 낮은 효율과 보통 투명도에 그쳐 전자기기, 자동차/건물 창호 적용 부적합.

한국 UNIST(울산과기원) 연구진이 실리콘 마이크로와이어 복합체로 에너지 효율 높은 투명 태양전지 개발. 원통형 실리콘 막대를 유연 투명 폴리머 소재에 임베딩.

기존 투명 태양전지와 차별점

n-타입 실리콘 마이크로와이어 패턴 기반. 딥 리액티브 이온 에칭으로 제어 가능한 간격의 마이크로와이어 제작 후 유연 투명 폴리머 매트릭스에 임베딩.

실리콘 막대에서 반사된 햇빛 제어해 효율 증대 설계. 마이크로와이어 간격 조절로 광투과율 10~55% 조정 가능.

작동 원리: 반사광 재흡수

각 실리콘 막대가 광활성층 역할: 햇빛 흡수해 전력 생성. 막대 간격 조정으로 육안으로 안 보이게 배열 → 기판 자체의 유연/투명 특성 유지.

기존 태양전지: 흡수/투과/반사 발생하지만 반사광 활용 못 함. 새 구조: 실리콘 막대 상단 반사광이 인접 막대에 재흡수됨.

경사진 팁 마이크로와이어 기반 투명 태양전지: 가시광 투명도 10%에서 8% 효율 달성. 실리콘 기반 투명 태양전지 중 최고 효율. 수십 회 굽힘 테스트 후 초기 효율 유지.

중성색 투명 태양전지 대부분 경질 유리 기판 위 제조와 달리 유연 기판 기반으로 모바일/웨어러블 기기, 건물 일체형 발전 등 다양한 실용 응용 가능.