국내 연구진이 태양전지, 발광다이오드(LED) 조명, 디스플레이 등 광소자 및 디바이스 표면에 테이프처럼 간단히 붙이기만 해도 성능이 크게 향상되는 광 안개 메타 필름을 개발했다.
한국연구재단은 김경식 연세대 기계공학과 교수 연구팀이 필름을 부착한 태양전지는 필름을 부착하지 않은 전지에 비해 태양전지의 빛을 전기로 바꾸는 효율이 약 10.3% 향상됨을 입증했다고 9일 밝혔다.
이번 연구 결과물은 '에너지 앤 인바이로먼털 사이언스(Energy & Environmental Science)'지에 이달 1일 게재됐다.
연구팀은 알루미늄 기판을 산화시켜 표면 아래위로 긴 기공을 만든 후 부식으로 기공의 측벽 윗부분을 끊어내어 한쪽 끝이 기판에 부착돼 있는 나노선들을 만들었다.
건조 등의 과정을 거치면 기판에 부착되지 않은 나노선의 끝들은 모세관력에 의해 스스로 모여 여러 개의 산 모양 구조체가 된다.
이 구조체가 모인 필름은 구조체의 산등성이 모양 부분과 사이사이 뚫린 구멍의 굴절률의 차이 때문에 높은 광산란 특성(최대 98%)를 나타냈고, 총 투과율(최대 96%)도 높다는 것을 레이저와 분광기를 통해 확인했다.
제작한 필름을 유기태양전지(전도성 유기 고분자를 기반으로 제작한 태양 전지)의 입사면 유리 위에 테이프처럼 부착하자 일단 필름을 통과했다. 산란된 빛은 빠져나가지 못하고 광 흡수층을 비스듬히 지나가면서 빛이 나가는 거리(광경로)를 증가시켜 광 흡수율을 높였다.
김 교수는 "광 안개 메타 필름은 향후 태양전지 뿐 아니라 LCD, LED, 태양광-열 변환 장치 및 스마트 윈도우와 같은 다양한 광 관련 소재와 디바이스의 효율 및 기능성 향상을 위한 기술로 널리 활용될 수 있을 것"이라고 말했다.
