◆유기박막 태양전지 효율 높이는 새 방법 발표

히로시마대학, 야마가타대학, 교토대학, 치바대학의 연구팀은 11월 25일, 유기박막 태양전지의 발전 효율을 높이는 새로운 방법을 발견했다고 스마트재팬이 보도했다.

보도 내용에 따르면 기존의 태양전지에서 소량의 장파장 흡수 재료를 추가하는 것만으로 발전 효율을 약 1.5배로 높일 수 있다.

유기박막 태양전지는 반도체 폴리머를 플라스틱 기반에 도포해 만들기 때문에 비용과 환경측면에서 우수한 소재로 각광을 받고 있다.

또 경량이면서 유연하고 투명하다는 특징이 있어 기존의 태양전지로는 설치가 어려웠던 장소에도 도입할 수 있다.

태양전지 효율 향상에는 반도체층의 광흡수파장영역을 확대해 더 많은 태양광을 흡수할 수 있도록 하는 게 포인트다. 이를 위해 장파장 영역에 흡수체를 갖는 화합물을 추가하는 방법이 검토되고 있지만 재료 사용량이 많아져 비용이 올라는 게 문제였다.

이번 공동연구팀은 히로시마대학이 이전에 개발한 결정성 높은 반도체 폴리머와 풀러렌 유도체의 혼합막에 장파장흡수 대역을 갖는 화합물을 6% 가량 소량 첨가했다.

그 결과 발전효율이 1.5배 향상되는 효과를 나타냈다. 이것은 광간섭효과에 의해 소량 첨가한 화합물의 광흡수강도가 대폭 강화된 결과로 해석된다.

성능향상의 요인을 분석한 결과 소량 첨가한 화합물은 반도체 폴리머와 풀러렌 유도체의 계면에 편재하고 있으며, 이를 통해 효과적으로 전하가 생성되는 것이라고 스마트재팬은 보도했다.

연구팀은 이 같은 광증감작용과 치밀하게 제어된 재료의 극미한 집합구조가 유기박막 태양전지의 새로운 발전효율 향상의 열쇠이며, 반도체층에 이용하는 재료의 개량으로 더욱 비약적인 발전 효율 향상이 기대된다고 밝혔다.

연구팀은 이에 따라 향후 광간섭효과를 높이기 위해 반도체층을 더욱 후막화할 수 있는 전하 수송성이 높은 반도체 폴리머의 개발을 추진할 방침이다.

◆환경성·규슈전력, 日 최초 조류발전 실증시험 개시

환경성과 규슈전력의 자회사는 2021년 2월 대형 발전기(출력 500kW)를 사용한 일본 최초의 조류발전 실증시험을 나가사키현의 고토열도에서 실시한다고 밝혔다.

조류발전은 조수 간만의 차를 이용한 발전 방식이다.

일본 정부가 2050년까지 온실효과 제로를 만든다는 목표를 내걸고 있는 상황에서 조류발전은 재생에너지의 새로운 선택지로 기대를 모으고 있다.

이번 실증시험은 일본 내 본격 도입을 위한 중요한 실험이 될 것으로 보인다.

운용을 담당하는 규슈미라이에너지 측은 “발전기 설치와 운용 등 노하우가 전혀 없는 상태이기 때문에 우선 기초적인 정보를 모아 평균적인 가동율인 30%를 실현하고 싶다”고 밝혔다.

실험시기는 오는 2021년 3월 말까지지만, 환경성은 기간 연장도 검토 중으로 보인다.