한국연구재단은 경희대 고두현·김선경 교수 연구팀이 나방 눈의 구조를 본떠 반투명 태양전지의 효율을 높일 수 있는 광학 필름을 개발했다고 18일 밝혔다. 반투명 태양전지는 태양전지의 전극을 매우 얇게 해 투과율을 높인 태양전지로, 주로 창호형 에너지원 등에 쓰인다.
얇은 금속전극 덕분에 투과성이 좋은 반면 그만큼 빛의 손실도 많아 빛에서 전기를 만들어내는 광전환 효율을 높이는 데 한계가 있다.
연구팀은 나방 눈을 모사해 광전환 효율을 높인 광학 비대칭성 필름을 개발했다. 나방 눈은 ㎚(나노미터·100만분의 1㎜) 크기의 무수히 작은 돌기로 균일하게 덮여있다.
돌기로 인해 태양광이 반사되지 않아 더 효과적으로 빛을 모을 수 있다.
연구팀은 광학 필름 표면에 수백 ㎚ 크기의 작은 막대를 촘촘히 배열해 위쪽으로 들어오는 빛의 반사는 줄이고, 아래쪽으로 유출되는 빛의 반사는 돕도록 설계했다. 광학 필름을 반투명 태양전지에 부착해 전지 내 머물 수 있는 빛의 양을 늘림으로써 효율을 실외 광에서 13.5%, 실내 광에서 46.2%까지 높이는 데 성공했다.
고두현 교수는 "건물 창이나 외벽에 붙이는 고효율 창호형 태양전지나 디스플레이, 센서 등 각종 광전소자에 활용할 수 있을 것"이라고 말했다.
이번 연구 결과는 국제 학술지 어드밴스드 에너지 머티리얼즈(Advanced Energy Materials) 지난달 26일 자에 실렸다.