한양대 연구진이 참여한 공동연구팀이 강한 방사선에도 발전 성능을 유지하는 태양전지를 개발했다. 해당 태양전지가 생산한 전기를 이용해 이산화탄소를 화학물질로 바꾸는 데도 성공했다.

한양대는 이성민 전기·생체공학부 교수팀이 한국과학기술연구원(KIST) 최원준 박사팀이 주관한 공동연구에 참여해 이 같은 성과를 냈다고 12일 밝혔다. 한국나노기술원 강호관 박사팀도 연구에 참여했다.

우주에서는 태양전지가 고에너지 입자에 지속적으로 노출되면 발전 효율이 떨어질 수 있다. 태양광으로 이산화탄소를 전환하는 장치에서도 태양전지가 용액에 닿아 부식되는 문제가 있다.

이에 연구진은 얇고 휘어지는 태양전지를 유리로 덮어 두 환경에서 성능을 유지할 수 있는지 시험했다.

태양전지는 서로 다른 파장의 빛을 흡수하는 반도체 세 층을 얇은 플라스틱 기판 위에 쌓아 만들었다. 여기에 0.1㎜ 두께의 유리 보호막을 씌웠다. 일반적인 지상 태양광 조건에서 발전 효율은 최대 35.8%를 기록했다.

방사선 실험에서는 고에너지 양성자를 1㎠당 100조 개 쏜 뒤에도 초기 발전 효율을 그대로 유지했다. 고에너지 전자에 노출한 뒤에는 초기 효율의 약 93%를 유지했다.

용액에 노출한 실험에서도 성능 저하가 적었다. 70도의 물에 17일간 담근 뒤에도 발전 성능이 떨어지지 않았고, 강한 알칼리 용액에 24시간 노출한 뒤에는 초기 효율의 약 96%를 유지했다.

연구진은 태양전지에 구리 촉매를 연결해 이산화탄소를 포름산염 등 화학물질로 바꾸는 데도 성공했다. 반응에 필요한 전기는 별도의 외부 전원 없이 태양전지에서 공급했다.

연구 결과는 에너지 소재 분야 국제학술지 '어드밴스드 에너지 머티리얼스'(Advanced Energy Materials)에 실렸다.

연구를 주관한 최원준 한국과학기술연구원(KIST) 박사는 "이번 연구는 극한 환경에서도 안정적으로 작동할 수 있는 가능성을 확인했다는 점에서 의미가 있다"며 "향후 우주용 전력 시스템과 태양광 기반 친환경 에너지 전환 기술로 활용 범위를 확대할 수 있을 것으로 기대한다"고 말했다.

lina@news1.kr