[뉴스웍스=문병도 기자] 옷처럼 입고 다니는 웨어러블 디바이스와 태양전지가 현실로 이루어질 수 있는 가능성을 보여주는 연구성과가 나왔다.  

이동선 광주과학기술원(GIST) 전기전자컴퓨터공학부 교수 연구팀은 ‘옷, 종이, PET 등 기판의 종류에 상관없이 부착 가능한 구리-아연-주석-황-셀레늄(CZTSSe) 유연박막태양전지의 전사 기술’을 개발했다. 

CZTSSe 박막태양전지는 기존의 구리-인듐-갈륨-셀레늄(CIGS) 박막태양전지의 구성 성분 중 인듐과 갈륨 원소를 아연과 주석으로 대체해 지구상에 풍부한 탈희유원소를 기반으로 구성했다는 특징이 있다. 

태양전지의 가격을 획기적으로 낮춰 상용화에 유리하며, 독성이 없다는 장점을 가지고 있어 차세대 친환경 태양전지로 주목받고 있다.

CZTSSe 박막태양전지는 제작 공정 중 500도 이상의 고온을 필요로 하고, 따라서 종래에는 유연 태양전지를 만들기 위해 기판의 종류가 금속 호일이나 얇은 세라믹 기판으로 제한되었으며, 유연성이 낮거나 비용이 비싸다는 한계가 있었다.

이동선 교수 연구팀은 유리 기판위에 완성된 CZTSSe 박막태양전지를 유연 기판에 전사함으로써 기판의 종류에 상관없이 유연박막태양전지를 구현했다. 

고온 공정을 통해 유리 기판 위에 제작된 CZTSSe 박막태양전지는 기계적 식각과 불산을 이용한 습식 식각을 통해 유리가 제거됐다.

CZTSSe 박막태양전지는 열 풀림 테이프와 같은 보호층을 이용하여 온전히 옷, 종이, PET와 같은 원하는 기판에 전사되었고, 전사 이후에도 91% 이상의 발전 성능을 유지했다.

이동선 교수는 “유연박막태양전지의 전사 방법은 CZTSSe 박막태양전지 뿐만 아니라 다른 박막태양전지에도 적용 가능하고, 웨어러블 디바이스, 사물인터넷, 드론과의 접목 등 무궁무진한 활용 방안을 가지고 있다”면서, “향후 양산화 공정에의 적용과 기술의 상용화를 기대한다”라고 말했다.

산업통상자원부가 추진하는 한국에너지기술평가원(KETEP) 사업, GRI(GIST연구원) 사업 지원으로 수행되고 민정홍 박사와 정우림 박사과정 학생이 수행한 이번 연구 결과는 미국화학회가 발간하는 응용재료 분야의 저명한 국제 학술지인 ACS 어플라이드 머티리얼스 &인터페이스에 지난 10일자 온라인에 게재됐다.