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국내 연구진이 빛을 가둬 반투명 유기태양전지의 광전환 효율을 높일 수 있는 필름을 개발했음. 이 필름을 붙인 태양전지는 기존 효율보다 최대 45% 이상 향상됐음.

한국연구재단은 경희대 응용화학과 고두현·응용물리학과 김선경 교수 공동연구팀이 나비날개를 모방해 들어온 빛을 반사하지 않고 가둘 수 있는 필름을 개발했다고 18일 밝혔음.

연구진이 개발한 '빛 가둠 필름'은 패턴 위쪽으로 들어오는 빛의 반사를 줄이고 아래쪽으로 투과되는 빛은 다시 반사시키는 광학적 비대칭 특성을 가지고 있음. 이 필름을 양방향 반투명 태양전지에 부착한 결과 반투명 태양전지의 효율이 각각 실외광에서 13.49%, 실내광에서 46.19% 이상 증가했음. 태양전지 위에서 유입되는 빛의 반사는 막고 아래로 유출되는 빛의 반사를 도와 태양전지 내에 머물 수 있는 빛의 양을 늘린 것임.

고두현 교수는 "필름 안으로 들어온 빛을 가두는 광학적 현상이 재미있었고 이를 태양전지에 붙여보니 효율이 높아졌다"고 말했음.

연구진은 무반사 등 독특한 광학적 특성을 갖는 나방의 눈 등을 주목했음. 반구 표면에 수백 나노미터 크기의 작은 막대를 촘촘히 배열한 계층적 패턴을 지닌 필름을 고안했음.

유기 태양전지의 앞면과 뒷면에 이 필름을 붙인뒤 광전환 효율 실험을 진행했음. 실험결과 광전환 효율은 실내 LED 1000lux를 사용했을때 1.93%에서 3%, 실외 태양빛을 사용했을 6.5%에서 7.8%까지 올라갔음.

본 연구 성과는 ‘Advanced Energy Materials’ 지에 게재됨.