혁신적 창문 코팅, 단열과 발전을 동시에

• 독특한 창문 코팅 기술로 일반 가정 에너지 효율 개선
• 반투명 광전지는 가볍고 다채로운 필름으로 창문을 단열재와 발전기로 변환

친환경 빌딩이라 불리는 환경친화적 건축 트렌드가 불필요한 태양광 복사 차단해 냉난방 비용 낮추는 첨단 창문 코팅 인기 높였습니다.

친환경 건축 관행은 유틸리티, 내구성, 경제성, 편안함 같은 전통적 건축 설계 관심사와 보완. 엔지니어와 연구진에게 얇고 투명한 태양전지 개발 영감 줘 창문을 소형 발전기로 변환 가능케 함.

이 두 기능이 창문 호환 소재 하나로 결합되면 얼마나 놀라울까요? 이제 중국 재료 공학자 팀이 일반 가정 에너지 효율 개선하는 독특한 코팅 기술로 동일 달성.

반투명 유기 광전지

상업용 열제어 창문 시트는 실리콘 광전지 만들어져 유리창 외부 또는 내부에 적용해 가시광, 자외선, 적외선 햇빛 양 감소. 하지만 무거움과 칙칙한 외관으로 우수한 성능 못 냄.

투명 태양전지로 창문 코팅만 하는 대신, 과학자들이 반투명 광전지(semitransparent photovoltaics) 구축: 가볍고 다채로운 필름으로 창문 단열재와 발전기 역할 동시 수행.

실리콘 시트 위에 분산 브래그 반사체(distributed Bragg reflector) 도입해 근적외선 선택적 반사하면서 가시광 파장엔 괜찮은 투명도 유지. 유기 광전지 전기 생성과 광학 특성 희생 없이 열 단열 최대화.

참조: ScienceDirect | doi:10.1016/j.joule.2018.06.006

열 책임 적외선 파장 걸러내면서 가시광 통과시키고 태양에서 오는 근적외선에서 에너지 수확.

다기능 반투명 유기 광전지

반투명 유기 광전지 25% 높은 가시광 투과율로 6% 이상 전력 변환 효율, 80% 이상 적외선 복사 차단율 달성 가능.

예상 결과

연구진에 따르면 이중 단열·발전 특성 갖춘 창문 설치 시 일반 가정 전기 소스 의존도 50% 이상 낮출 수 있음.

연구진은 이 유기 광전지 폴리에틸렌 나프탈레이트(polyethylene naphthalate) 같은 얇은 플라스틱 기판에도 제작 가능함 시연. 유리 기반 광전지 대비 나프탈레이트 기반 유연 디바이스는 폴리에틸렌 나프탈레이트 기판 낮은 투과율과 높은 시트 저항으로 감소된 필 팩터(Fill Factor) 값 보임. 하지만 전력 변환 효율과 평균 가시광 투과율 여전히 6%, 23% 유지.

참고: 유기 태양전지, 빠른 전자로 전기 생성

최고 유기 광전지 사용해 효율 더 개선 가능. 이 창문 코팅 재료 아직 초기 단계지만 연구진 곧 다양한 애플리케이션 새 문 열 것 믿음.