해 진 후에도 열일하는 태양전지?

한국동서발전이 울산지역 산업단지에 설치한 지붕태양광. 사진=동서발전

밤에는 무용지물인 태양광 발전의 한계를 극복할 수 있을까?

미국 스탠포드대학 연구진은 복사 냉각 현상을 이용, 밤에도 에너지를 수확할 수 있는 태양광 발전 기술을 개발했다. 이 연구 결과는 미국물리학회가 발간하는 '어플라이드 피직스 레터(Applied Physics Letter)'에 5일(현지시간) 게재됐다. 

복사 냉각이란 열복사에 의해 지표의 온도가 내려가는 현상을 말한다. 낮에는 태양 복사에너지를 받아 지표가 따뜻해지지만, 해가 진 후에는 복사에너지를 방출하면서 지표의 온도가 떨어진다. 

태양전지 역시 밤에는 열을 방사하며 주변 대기보다 온도가 떨어지게 된다. 연구진은 열에너지를 전기 에너지로 전환하는 열전 소자를 태양광 발전 설비에 설치, 태양전지와 대기 사이의 온도 차를 이용해 전기를 발생시켰다. 

이 장비는 낮에는 밤과 반대 방향으로 작용하며, 태양광 발전 과정에서 추가 에너지를 생산한다. 태양광 발전 시설이 낮과 밤 모두 전기를 생산할 수 있게 되는 것이다. 

태양전지와 주변 공기의 온도 차를 이용해 밤에도 전기를 생산하는 장비의 모식도 (자료=스탠포드대)

해가 진 후에는 활용할 수 없고, 밤에 사용하기 위해서는 낮 동안 생산한 전기를 저장할 시설이 필요한 기존 태양광 발전의 문제를 해결하는데 기여할 수 있다. 

아직은 1㎡ 당 50㎽의 전기를 생산하는 수준이다. 전등을 켤 수 있는 수 와트 정도의 전기를 생산하려면 20㎡ 넓이의 태양전지가 필요한 셈이다. 연구진은 "주변에서 쉽게 구할 수 있는 부품을 활용해 이 설비를 개발했다"라며 "이 기능에 특화된 부품들을 개발하면 성능을 더욱 개선할 수 있을 것"이라고 밝혔다.