서강대 기계공학과 이승원 학부연구생이 최지성 연구원, 강성민 교수와 함께 스티커처럼 손쉽게 부착할 수 있는 새로운 반사 방지 필름을 개발하고 유연한 태양전지의 발전 효율을 크게 향상시키는 데 성공했다.
뉴시스 보도에 따르면, 이번 연구 성과는 JCR 상위 0.5% 재료 분야 국제 학술지 '재료과학 및 기술 저널(Journal of Materials Science & Technology·JMST)' 온라인에 지난달 29일 게재됐다.
태양전지의 효율 향상의 가장 큰 한계는 표면에서 발생하는 빛 반사다. 특히 얇고 구부러지는 유연형 페로브스카이트 태양전지(FPSC)는 차세대 전자기기로 주목받고 있지만, 약 10% 이상의 입사광이 반사돼 성능 저하가 불가피했다.
이에 연구팀은 굴절률이 다른 고분자 재료를 결합해 다층 구조를 형성하고, 표면에는 300나노미터(㎚) 크기의 돔 형태 나노구조를 배열한 스티커형 다층 반사 방지 필름을 제작했다.
이 필름은 에탄올을 활용한 독창적인 분리 공정으로 손상 없이 구현됐으며 기판에 손쉽게 부착·탈착할 수 있다는 점에서 기존 코팅 방식과 차별성을 가진다.
개발된 필름은 유리와 고분자 기판에서 모두 우수한 성능을 보였으며, 특히 유연 기판 위에서는 투과율이 94.8%까지 향상되고 반사율은 5% 수준으로 낮아졌다.
이를 실제 FPSC에 적용한 결과, 단락전류밀도(Jsc)가 기존 대비 약 6% 증가했으며, 발전 효율(PCE)은 21.3%에서 22.6%로 개선됐다. 또한 1만 회 이상 반복 탈부착 및 구부림 테스트 후에도 성능이 안정적으로 유지되는 기계적 내구성이 확인됐다.
서강대 관계자는 "이번에 개발된 기술은 차세대 태양전지뿐만 아니라 디스플레이, LED, 광센서 등 빛을 활용하는 다양한 전자기기의 성능 향상에도 활용될 수 있을 것으로 기대된다"고 밝혔다.
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