[서울=뉴스핌] 김영섭 기자 = 몸에 입고 세탁도 가능할 정도로 신축성과 유연성이 뛰어난 섬유 실 모양의 태양전지 기술이 개발됐다.

한국과학기술연구원(KIST·원장 이병권) 에너지저장연구단 이중기, 리우구쳉(刘桂成) 박사 연구팀은 티타늄 와이어의 양극산화 및 표면성질 변경을 이용해 줄 모양의 태양전지기술을 개발했다고 6일 밝혔다.

이번 기술은 여러 개의 섬유 실로 이뤄진 줄 모양으로 기존 태양전지와 차별화한 용량, 수명, 전극형상을 지녔다.

[그림] 전하 수집 및 수확 능력이 향상된 계층 적 구조의 광양자를 이용하여 제작한 섬유 모양의 염료 감응형 태양전지 제작 모식도 2018.08.06 [자료=KIST]

KIST의 이번 연구로 디바이스 공간설계의 한계를 극복하고 형상 변형이 자유로운 고(高) 신축성 염료감응형 웨어러블 태양전지에 성큼 다가섰다.

특히 휴대 가능하고 평상 의복처럼 입을 수 있는 섬유 형상의 태양전지나 배터리, 마이크로 케이블 구조의 ‘전력섬유’ 형태의 전력 장치에 대한 수요가 증가하는 상황에서 주목받는 연구결과로 평가받는다.

기존의 창호형 태양전지는 친환경적이지만 신축성 및 유연성을 지니고 세탁까지 가능한 특성을 지녀야하는 웨어러블 태양전지로 활용되기엔 한계가 있었다.

KIST 연구진은 태양전지전극의 표면 성질 변경을 통해 티타늄 산화층 간의 광전자 이동거리를 최소화했다. 또 접촉면적을 증가시켜 전하 수집을 향상시키는 동시에 티타늄 산화층으로부터 입사된 빛을 수집·산란시켜 입사된 빛의 활용도를 끌어올렸다.

한국과학기술연구원(KIST·원장 이병권) 에너지저장연구단 이중기 박사 (교신저자). 2018.08.06 [사진=KIST]

이중기 박사는 “최근 4차 산업혁명시대가 본격화하면서 사람, 사물, 공간이 네트워크로 연결된 몸에 부착시켜 입는 형태의 전자제품이 등장하고 있다”며 “몸에 부착 가능한 섬유제품만큼의 유연성과 신축성을 확보한 태양전지로 웨어러블 기기와 결합한 전력공급원으로 활용되길 기대한다”고 말했다.

이번 연구결과(논문명 ‘Hierarchically structured photoanode with enhanced charge collection and light harvesting abilities for fiber-shaped dye-sensitized solar cells’)는 물리, 응용 분야 국제 학술지인 ‘나노 에너지(Nano Energy)’ 최신호에 게재됐다.

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