온몸으로 전기를, 녹색성장시대를 열어갈 건물일체형 태양전지

최근의 급격한 유가변동과 지구온난화 등의 환경문제는 국가 성장 및 에너지에 대한 새로운 패러다임을 요구하고 있다.

이러한 요구는 태양광, 풍력, 조력 등의 녹색에너지 분야에 관심을 집중시키고 있다.

그중 태양광 발전은 환경친화성, 경제성 및 산업적인 시너지 효과에 대한 기대로 국가 성장의 새로운 패러다임인 녹색성장의 중심이 될 수 있는 기술분야로서 관심과 투자가 집중되고 있다.

특히 태양광발전의 핵심부품인 태양전지의 경우, 최근 5년간 그 특허출원건수가 2004년에 74건에서 2008년 538건으로 연평균 64%씩 폭발적으로 증가하였다.

그러나, 태양전지의 높은 제조 단가가 태양전지 상용화의 걸림돌이 되고 있다. 따라서 이 분야 출원의 기술발전 경향은 태양전지의 원가 절감을 위해 ‘광전 변환 효율의 증대’ 및 ‘재료비의 절감’에 모아져 있다.

현재 전체시장의 90%이상을 차지하고 있는 1세대 태양전지는 고가의 웨이퍼의 사용 등으로 높은 원가에 여전히 문제점이 있다.

고가의 웨이퍼 대신 유리나 플라스틱기판에 광흡수층을 박막형태로 증착하여 제조하는 2세대 태양전지는 비정질 실리콘이나 황동계(Chalcopyrite) 화합물이 사용되는데, 비정질 실리콘 타입은 효율이 낮고, 황동계 화합물 타입은 대량생산공정 기술이 부족하다는 문제점이 있다.

그래서 현재 태양전지 원가 절감의 유력한 대안으로는 유기 태양전지 중 식물의 광합성원리를 응용한 염료감응 태양전지와 이를 외벽이나 창호의 형태로 건물에 일체적으로 적용한 건물일체형 태양전지 기술분야가 주목을 받고 있고, 특허 출원 또한 크게 급증하고 있다.

2008년 삼성종합기술원은 이중 유리창 내부의 염료가 가시광선을 흡수해 전자를 발생시키는 투명태양전지패널을 개발하여 발표한 바 있고, 같은 해 한국전자통신연구원(ETRI)은 7.4%라는 높은 효율을 갖는 염료감응 태양전지기술을 개발하여, 리비아와 1500만 달러를 투자해 공동 개발에 착수하는 등, 상용화에 박차를 가하고 있다.

특히 1998년에 스위스의 그레첼 등이 보유한 관련 특허권이 작년(2008.10.)에 소멸하여 상용화에 가속도가 붙을 것으로 예상된다.

건물일체형 태양전지의 또 다른 장점은 나노산화물입자를 이용하여 투명하게도 할 수도 있고, 염료를 이용하여 건물의 디자인과 주변 경관에 어울리는 색을 낼 수 있어 채광성과 미감을 동시에 만족시킬 수 있다는 것이다.

염료감응 형태의 건물일체형 태양전지는 타 분야 보다 원천기술 진입 장벽이 상대적으로 낮아, 후발 주자인 우리나라의 입장에서도 가능성이 높은 분야이라는 사실이 고무적이다.

아울러 유기물 소재 특유의 유연성과 가벼움, 환경 친화성, 저렴한 제조원가 등의 고유 장점에, 채광성과 미감에 대한 장점을 더할 수 있어 최근의 도시 미관 향상에 대한 요구도 만족시킬 수 있다.

따라서 향 후 관련 기술에 대한 다양하고도 활발한 연구개발과 특허출원으로 건물일체형 태양광발전이 녹색성장의 한 축을 이룰 것으로 기대되며 특허청에서도 이에 대한 높은 관심을 가지고 관련 기술분야에 대한 특허 맵 사업 등 기술분석을 위한 다양한 사업을 지속적으로 진행시키고 있다.

관련 기사

노르딕 세미컨덕터, 대기 전력 최대 20배 절감 ‘nRF71 시리즈’ 출시

ETRI, 프리폼 디스플레이 산업화 기반 마련 나서

친트, SK에코플랜트·이엔에스일렉트릭과 DCWA 데이터센터 전시회 성황리 개최

댓글 0