[대구=뉴시스] 박준 기자 = 대구경북과학기술원(DGIST)이 양면형 탠덤(Tandem) 태양전지를 개발했다.

DGIST 에너지환경연구부 황대규·김대환 연구팀은 투명한 고분자 후면전극을 적용해 앞면과 뒷면 양쪽에서 들어오는 빛을 모두 전기로 바꾸는 고효율 양면형 안티몬계(Sb₂(S,Se)₃) 박막 태양전지를 개발했다고 2일 밝혔다.

연구팀은 투명성을 띠는 특수 전도성 고분자 물질들을 용액 공정으로 겹겹이 쌓아 올려 고성능 투명 후면전극 구조를 고안했다.

또 전도성 고분자에 특정 첨가제(DMSO)를 넣어 전기가 통하는 성질을 정밀하게 조절한 결과 빛을 투과시키는 투명한 특성은 그대로 유지하면서도 전기가 흐르는데 방해가 되는 전기 저항을 무려 1만배(4자릿수)나 대폭 낮추는 것을 성공했다.

이렇게 완성된 양면형 안티몬계 태양전지는 앞면 조명에서 8.2%, 뒷면 조명에서 3.3%의 우수한 광전변환효율을 기록했다.

연구팀은 이 태양전지를 위층(상부셀)에 두고 상대적으로 다른 파장의 빛을 흡수하는 태양전지(CuInSe₂)를 아래층(하부셀)에 결합한 4단자 탠덤 구조를 성공적으로 구현해 냈다.

2개의 전지가 결합된 탠덤 소자는 서로의 장점을 십분 발휘해 최고 12.32%의 우수한 변환효율을 달성했다.

앞면과 뒷면에 동시에 빛을 비췄을 때(앞뒷면 각각 1sun) 탠덤 소자의 양면 발전밀도는 18.81mW/㎤까지 도달하며 주변의 흩어지는 반사광까지 낭비 없이 전력으로 뿜어내는 뛰어난 성능도 입증했다.

한편 이번 연구는 DGIST R&D 프로그램과 과학기술정보통신부 이노코어(InnoCORE) 프로그램, 한국연구재단 및 한국산업기술진흥원(KIAT)의 지원을 받아 수행됐다.

연구 결과는 에너지 및 재료 분야 세계적 학술지인 Advanced Materials(어드배슨 머테리얼스)에 게재됐다.


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