- 신용카드 삽입할 정도로 얇고
- 태양광 아래서는 2분만에 충전

앞으로 빛이 있는 곳이라면 배터리 충전을 걱정할 필요가 없을 것 같다. 태양전지와 리튬이온 배터리가 한 몸을 이룬 전원(에너지 소자)이 개발됐기 때문이다. 이 전원은 태양광뿐 아니라 실내조명 아래에서도 작동해 빛만 있으면 어디서든 전자기기를 이용하게 해주는 게 특징이다.

빛이 있으면 어디서든 충전 가능한 태양전지-배터리 일체형 전원을 비행기 안에서 활용하는 모습을 상상한 이미지. UNIST 제공

울산과학기술원(UNIST)은 에너지 및 화학공학부의 이상영·서관용 교수팀이 에너지 생산과 저장이 동시에 가능한 '태양전지-배터리 일체형 모바일 전원(에너지 소자)'을 개발했다고 6일 밝혔다. 고효율 결정질 실리콘 태양전지 모듈 위에 고체형 리튬이온 배터리를 박막으로 프린트하는 방식으로 만든 소자다. 현재까지 보고된 일체형 에너지 소자 중 최고 수준의 광충전 효율(7.61%)을 구현했다.

이번에 개발한 일체형 에너지 소자는 태양전지와 배터리는 알루미늄판을 하나의 모체처럼 공유하면서 일체화된다. 알루미늄판이 태양전지의 전극이자 배터리의 집전체로 쓰이는 구조다. 외부 전선으로 둘을 연결하는 종전 방식과 달리 에너지 손실 없이 배터리를 충전할 수 있다. 서 교수팀은 이를 위해 후면전극형 태양전지를 설계해 무손실 결정질 실리콘 태양전지 모듈을 구현했다.

개발된 일체형 에너지 소자는 신용카드 안에 삽입할 수 있을 정도로 얇았고, 장착된 LED도 켤 수 있어 휴대용 전원으로 활용할 수 있음을 보였다. 태양광 아래에서는 불과 2분 만에 배터리 충전이 가능했고, 태양광보다 조도가 10배 어두운 실내조명에서도 충전이 가능했다. 이 교수는 "태양전지-배터리 일체형 전원은 스마트폰 등 모바일 전자기기의 사용 시간과 충전 문제를 동시에 해결할 수 있는 원천기술을 확보했다는 데 개발 의의가 있다"고 설명했다.

연구 성과는 영국왕립화학회가 발간하는 '에너지 및 환경 과학(Energy&Environmental Science)지' 4월호 표지논문으로 출판될 예정이다.

오상준 기자