커튼에서 전기뽑아 쓰는 시대 임박

MIT, 종이솔라셀 개발···효율향상 박차

베란다창에 블라인드를 쳐서 태양을 막기보다는 오히려 블라인드를 통해 에너지를 만들자.

美매사추세츠공대(MIT)가 향후 5년내 커튼에서 전기를 뽑아 쓸 수 있도록 하는 연구 성과를 발표해 화제다.

이들 연구팀이 상용화를 염두에 두고 한창 진행 중인 것은 종이처럼 유연성이 뛰어난 말그대로 '종이태양전지(솔라셀)을 이용한 블라인드 연구개발'에 관한 이야기다. 번거롭게 지붕까지 올라가 솔라셀패널 설치 공사를 할 필요가 없어질 수 있다는 말이다.

씨넷은 18일(현지시간) MIT가 이태리의 석유회사 에니(Eni)의 자금지원으로 추진해 온 이 새로운 솔라셀패널 제조연구 초기 성과를 발표했다고 보도했다.

이에 따르면 MIT는 이날 작은 LED디스플레이를 빛나게 할 수 있는 정도의 전류를 발생시키는 ‘종이 솔라셀’ 시제품을 소개했다. 보도는 이 종이솔라셀의 광전효율(태양광을 전기로 바꾸는 효율)은 1%에 불과하다고 전했다.

하지만 연구진은 이를 4%로 끌어올리는 연구에 매진, 향후 5년 내 이 종이솔라셀을 커튼으로 이용하는 것을 포함한 니치마켓 개척 가능성에 높은 기대를 걸고 있다.

■랩톱뚜껑에 솔라셀을 붙이는 시대 임박

이 프로젝트를 책임지고 있는 캐런 글리슨 MIT 화공학과 교수는 종이 솔라셀 디바이스의 상용화에는 5년정도가 걸릴 것으로 예상하고 있다.

그녀는 “대규모 상용화 일정에 따른 투자와 경제성이 문제”라며 “모든 것이 잘 된다면 5년이면 될 것”이라고 말했다.

글리슨은 특히 이 종이 솔라셀 특유의 유연성을 살려 이를 그대로 창문 블라인드에 적용해 전기에너지를 이용하는 방법과 함께 랩톱컴퓨터의 커버에 이 값싼 종이솔라셀을 사용해 전기를 사용할 수 있을 것으로 보고 있다.

그녀는 “창문에 이 종이솔라셀로 만든 블라인드를 설치하고 여기에 태양에너지를 저장한 후 이를 가정용 전선과 연계시킬 수 있다”고 말했다. 유연하고 가벼운 끈에 얇은 적층판으로 피복된 종이솔라셀은 건물지붕등에 설치할 때 시공 훈련을 받지 않은 사람도 즉각 설치할 수 있어 비용 절감효과도 가져다 줄 것으로 기대된다. 이 종이솔라셀은 일반 트레이싱페이퍼 위에 만들어진다.

종이처럼 얇은 솔라셀의 비밀은 글리슨의 연구소에서 개발한 켜켜이 만들어지는 제조공정에 있다.

■종이솔라셀의 원리와 성능은

이 종이 솔라셀은 단단한 종이 기판위에 5개의 서로 다른 기능을 가진 층(layer)이 켜켜이 쌓여 만들어진다.

글리슨 교수는 “이 셀에는 빛이 닿으면 전자를 방출하는 능동 재료층이 있는가 하면, 전류를 전달하는 가벼운 회로가 있다”고 설명한다.

이 유연한 종이솔라셀의 광전원리는 창문에서 작용하는 원리는 수증기가 유리창 표면에서 단단한 서리로 변화하는 원리와 같다고 한다.

그리슨 교수는 우리는 우리에게 분자와 원자종류를 모아주는 장치를 가지고 있는데 이들은 기본적으로 응축되며, 때때로 서로 상호 작용한다. 우리는 이 과정을 5번 지속했고 이를 태앙광전지로 실현했다“고 말했다.

이 종이솔라셀의 또다른 장점 가운데 하나는 다른 많은 솔라셀공정과 달리 낮은 온도에서도 공정이 이뤄진다는 점이다.

■1% 불과한 광전효율 끌어올려 실내용 시장 노린다

현 단계에서 태양광을 전기로 변환시키는 광전효율은 굉장히 낮은 1%에 불과하다. 캐런 글리슨이 이끄는 이 연구실의 목표는 4%의 광전효율을 실현하는 것이며 다른 기판을 이용해 이 비율을 더 높이는 것이다.

현재 일반적으로 상용화되고 있는 솔라셀 패널의 광전효율은 15% 내외다. 이 솔라셀은 주변에서 매우 흔히 구할 수 있는 유기재료와 폴리머를 사용해 가격도 매우 낮다. 그녀는 “우리는 자연에서 손쉽게 구할 수 있는 재료를 사용한다”고 말했다.

글리슨은 이 개발성과를 바탕으로 아직 솔라셀이 사용되지 않고 있는 니치마켓인 실내용 솔라셀을 개발과 상용화를 상상하고 있다.