건물 통합 광전지(BIPV)용 PTB7:PC71BM 기반 반투명 유기태양전지의 안정성 향상

전문가 제언

○ 최근 빌딩에서 에너지 손실의 30~40%를 차지하는 창호에서 에너지 절감과 전기생산도 겸하는 스마트 윈도우를 위한 보급형 경제적 BIPV(건물통합형 태양전지) 기술개발의 중요성이 높아져 연구가 활발하다. BIPV에는 지붕, 벽 그리고 창호가 있는데 에너지 면에서 창호를 통한 전기 생산이 중요해 보이지만 경제성 면에서 간단하지 않다.

 

○ 미국 NREL(국립재생가능에너지연구소)에 의하면 1kWp(피크전력)의 태양전지 에너지는 건물의 열에너지 3Wp 정도를 제거하지만 스마트 윈도우의 전기변색 센서에 사용되면 110kWp 에너지의 유입을 막을 수 있어 시사하는 바 크다. 건물이나 자동차 창호에서 현재까지 BIPV나 태양전지는 경제성보다는 개인의 프라이버시 보호나 눈부심 방지 그리고 미적 개념으로 종종 사용되어 BIPV는 고비용 의미로 보급이 부진하였다.

 

○ BIPV 또는 스마트 윈도우용 태양전지에는 염료감응 태양전지, 비정질 실리콘 태양전지 등이 연구되고 있다. 유기 태양전지는 경제성이 높지만 변환효율이 낮아 모듈에서 10~15%가 목표이다. 이 글에서 저자들은 BIPV용 유기태양전지의 과잉 태양광 유입 방지와 시야확보를 위한 반투명도(30~32%)와 중간 효율(4~7%)에, Ag 전극 두께를 불투명 셀의 1/10인 10nm로 얇게 했다. 이는 외부부식요소에 의한 짧은 수명을 야기하여 저자들은 대책인 5종 PTB7:PC71BM 셀 구조의 장기수명을 연구했다.

 

○ 저자들은 캡슐이 없는 경우 외부 부식요소를 막기 위한 Ag 전극의 절연 보호 증대가 열화방지에 필수임을 밝혔다. 이 전극 바깥에 박막 약 550nm의 5층 절연체 증착은 효과적인 셀 절연으로 도치구조 반투명 셀 수명이 전극절연 없는 동등 셀의 8배가 되었다. 캡슐과 자외선 필터가 사용되면 유기 태양전지의 안정성이 BIPV에 충분함을 주장하고 있다.

 

○ 한국은 BIPV에서 약 20건의 국가지원 연구를 비롯한 논문 활동이 활발하다. 2009년 ETRI 강만구, 2010~2012년 KAIST 정연식, 2011년 홍익대 윤혜경, 2013년 한밭대 이승윤, 2014년 경북대 김영규 등이고, 논문은 다수로 제외했다. 건물 에너지 절감을 위해 고정 반투명이 아닌 태양광 투과도의 자율조정과 전기 생산 스마트윈도우도 연구되고 있다.

저자

Pablo Romero-Gomez et al

자료유형

니즈학술정보

원문언어

영어

기업산업분류

화학·화공

연도

2015

권(호)

137()

잡지명

Solar Energy Materials and Solar Cells

과학기술
표준분류

화학·화공

페이지

44~49

분석자

변*호

분석물

• 건물 통합 광전지(BIPV)용 PTB7-PC71BM 기반 반투명 유기태양전지의 안정성 향상.pdf [365,320 byte]

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