글쓴이 최고관리자
등록일 15-09-24 11:41
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미 미시건 대학((University of Michigan)의 한 연구진은 태양전지(Solar Cell)가 이동하는 태양을 추적하는데 도움을 주는 새로운 방안을 선보였다. 이러한 방안은 태양전지판의 에너지 생산을 최대 40%까지 개선할 것으로 기대된다. 전세계에 있는 대부분의 태양발전 설비는 주로 주택이나 건물의 지붕 위에 설치되어 있으며, 고정된 각도로 태양을 바라보고 있다. 이렇게 고정된 각도로 태양을 바라보면 태양의 움직임으로 인해 일부 에너지를 포획하기 어려워진다. 이에 대해 미시건 대학의 과학자들은 태양전지에 특별한 설계를 도입하였다. 바로 키리가미(Kirigami)를 이용하는 것이다. 키리가미란 기존 종이접기(Origami)에 자르기 과정이 포함되는 것으로 전체 패널을 움직이지 않고도 태양이 비추는 방향을 계속 따라가도록 해준다.
이 기술이 구현되면 상당한 효과가 있을 것으로 기대된다. 태양광을 추적하는 메커니즘을 가진 태양전지판은 추적기능이 없는 설비와 비교했을 때 20~40%의 에너지를 더 생산할 수 있게 해 준다. 연구진은 특별한 키리가미를 태양전지에 적용하여 스트립(Strip)을 만들어냈다. 스트립의 두 끝을 서로 다른 방향으로 잡아당기면 스트립이 기울어지게 되고 원하는 각도를 이룰 수 있게 된다 (사진 참조). 이렇게 형성된 구조적인 변화는 그림자가 발생함으로써 다른 스트립에 영향을 주는 것을 방지한다. 또한 미시건대학재료과학및공학과 교수인 Max Shtein은 새로운 형태의 표면파형(Waviness)은 성능을 저하시키지 않는다고 설명하였다. Shtein 교수는 미시건 대학 Stephen Forrest 교수와 함께 이번 연구를 수행하였다.
키리가미를 기반으로 하는 이와 같은 접근방법은 같은 양의 반도체 물질을 사용하면서 전기 생산량은 개선하였다. 또한 Shtein 교수는 이러한 기술이 일반 태양발전 설비의 추적 시스템과 비교했을 때 같은 수준의 일을 수행할 수 있다고 밝혔다. 오늘날 태양광발전 추적 시스템은 전세계에 도입되어 있는 태양발전 설비 중 아주 적은 부분에만 도입된 상태이다. 그리고 이 장치는 다루기가 쉽지 않고 어느 정도의 비용이 필요하다는 단점이 있다. 또 다른 문제점도 있다. 이들은 전체 태양전지판을 기울여서 태양광을 추적한다. 그렇지만 전세계 태양발전 설비가 도입된 지붕형 시스템 지역의 80% 이상에 경사가 있기 때문에 적용이 어렵다는 것이다.
새롭게 선보이는 장치는 갈륨-비소(Gallium Arsenide)로 만들어진 플레시블 태양전지(Flexible Solar Cell)를 특징으로 하며 아직까지는 개념 증명 단계이다. 이 기술을 상업적으로 활용할 만큼 실용적으로 만들기 위해서는 상당한 작업이 필요할 것으로 예상된다. 연구진은 나쁜 기상상황에 대비하여 이들을 보호하고 기계적인 지원을 제공하기 위한 시스템을 고안할 필요가 있다. 그리고 하루 중 특정한 시간대에 태양전지를 분리하기 위해 전기모터를 추가할 수도 있을 것이다. Shtein 교수는 이러한 접근방식이 플렉시블 박막소재에 적합하지만 이론적으로 모든 종류의 태양전지에 적용이 가능할 것으로 보고 있다.
출처 KISTI 미리안 『글로벌동향브리핑』
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