연구진, 유연한 멀티 개발

2023년 8월 28일

이 기사는 Science X의 편집 과정 및 정책에 따라 검토되었습니다. 편집자들은 콘텐츠의 신뢰성을 보장하면서 다음 특성을 강조했습니다.

사실 확인된

교정하다

국립과학기술연구회

한국재료과학연구원 에너지전자재료전공 권중대 박사 연구팀이 세계 최초로 다양한 반사색을 구현하는 유연한 기판 위에 투명박막태양전지를 구현하는데 성공했다. 태양전지의 효율을 크게 감소시키지는 않습니다. 이번 연구 결과는 화학공학저널(Chemical Engineering Journal)에 게재됐다.

투명전극인 알루미늄이 도핑된 산화아연에 수소를 주기적으로 첨가해 굴절률 차이를 유도해 단일 소재에 반사색을 구현하는 기술이다.

굴절률 차이가 5% 미만의 극히 낮은 다층박막을 설계함으로써 태양전지 소자가 흡수하는 가시광선 영역의 반사손실을 최소화하였다. 컬러 구현으로 인한 태양전지 효율 저하가 거의 없어 다양한 박막 태양전지용 흡수체에 적용 가능합니다. 또한, BIPV(빌딩일체형 태양광발전), VIPV(차량일체형 태양광발전)용 유연기판 투명박막 태양전지의 미적 개선을 위한 벤치마크 역할도 할 것으로 기대된다.

현재까지 굴절률 차이가 큰 물질에 대한 다층박막화 기술, 광학적 특성을 설계하기 위한 색상 조절 박막 코팅 기술, 구조적 색상을 모방한 자연구조 기술 등이 투명박막 태양광의 심미성을 향상시키기 위한 색상 적용 방법으로 활용되어 왔다. 세포. 그러나 이들 기술은 반사대가 넓고 반사율이 높아 가시광선을 흡수하는 태양전지에는 적합하지 않거나, 2가지 이상의 소재와 공정 측면에서 산업적으로 적용하기 어려운 복잡한 기술이 필요하다.

연구팀은 일반적인 반도체 및 태양전지 제조공정에서 사용되는 진공 스퍼터링 증착 방식으로 산화아연 박막을 증착하면서 주기적인 수소반응을 통해 굴절률이 다른 다층박막을 형성했다. 이후 다층박막의 두께를 조절해 빛의 삼원색을 얻었다. 당시 가시광선 영역의 빛을 흡수하는 태양전지에 적용해도 전극의 색상이 잘 구현됐다.

단일 소재를 기반으로 한 다층 투명박막 전극은 별도의 가공이 필요하지 않다. 다양한 색상과 고효율의 박막형 태양전지를 저렴한 비용으로 구현할 수 있을 것으로 기대된다. 또한 반사색은 광학 필터로 구현되므로 이미지 센서, 포토리소그래피 마스크, 적외선 차폐 등 다양한 분야에 적용이 가능하다.