태양전지 표면에 붙이면 효율 10% 향상 광필름 개발

연세대 김경식 교수 "LCD·LED·디스플레이 등에 활용 기대"

국내 연구진이 태양전지 표면에 붙이면 전기생산 효율이 10% 이상 높아지는 광필름을 개발했다.

연세대 기계공학과 김경식 교수팀은 9일 태양전지나 LED 조명, 디스플레이 등광소자 표면에 테이프처럼 붙이기만 하면 성능이 크게 향상되는 광필름을 개발했다고 밝혔다.

한국연구재단 핵심연구지원사업 지원으로 수행된 이 연구 결과는 국제학술지 '에너지 앤 환경 과학'(Energy & Environmental Science, 9월 1일자)에 게재됐다.

광소자의 효율을 높이기 위해 광소자 내외부로 들어오고 나가는 빛을 효율적으로 모으거나 전달하고 퍼지게 하는 나노구조체 연구가 활발하게 진행되고 있다.

김 교수팀은 알루미늄 기판을 산화시켜 표면 아래위로 긴 기공을 만들고 이를부식시켜 기공의 측면 윗부분을 끊어내 한쪽 끝이 기판에 부착된 나노선들을 만들었다. 건조 등의 과정을 거치면 나노선 끝들이 모세관력에 의해 서로 모이면서 여러개의 산 모양 나노구조체가 된다.

이런 구조체가 모인 필름은 산등성이 모양 부분과 사이사이에 뚫린 구멍의 굴절률 차이 때문에 빛이 최대 98%의 높은 광산란 특성과 최대 96%의 총 투과율을 보이는 광필름이 된다.

이 필름은 광소자로 들어오는 빛을 안개처럼 뿌옇게 흐트러뜨려 주는 광안개 메타 필름으로 작용, 유기태양전지 표면에 붙이면 필름을 붙이지 않은 태양전지보다전기생산 효율이 10.3% 높아지는 것으로 확인됐다.

필름을 통과해 산란된 빛이 빠져나가지 못하고 광 흡수층을 비스듬히 지나면서빛이 통과하는 거리(광경로)가 늘어나면서 광 흡수율이 높아지기 때문이다.

김경식 교수는 "이 광 안개 메타 필름은 저비용, 대면적 공정이 가능하고 제작한 필름의 투광도·광산란도 조절이 쉽다"며 "앞으로 태양전지뿐 아니라, LCD, LED,태양광-열 변환 장치, 스마트 창문 등 다양한 광 관련 소재·소자의 효율 향상에 기여할 것으로 기대한다"고 말했다.

scitech@yna.co.kr(끝)<저 작 권 자(c)연 합 뉴 스. 무 단 전 재-재 배 포 금 지.>