공상과학 같지만 앞으로 10여년안에 현실로 마주하게될 즐거운 상상이다. 최근 독일의 태양광기업 헬리아텍(Heliatek)은 40%의 투명도를 지닌 유기 태양전지를 공개했다. 창문이나 유리로 된 차량 지붕에서 에너지를 만들어내는 아이디어에서 출발한다.
이는 에너지 자급자족형 넷제로(net zero) 스마트 빌딩의 새로운 경지를 열 것으로 기대된다. 가능성은 다양하지만 문제는 투명하면서 크기가 크고, 효율도 좋은 태양전지를 만들어낼 수 있느냐다. 헬리아텍이 최근 개발한 태양전지의 효율은 7% 수준. 이는 세계적인 불투명 태양전지 효율 12%와 비교해 대단한 성과이긴 하지만, 독일 제조업체 프라운호퍼(Fraunhofer)가 달성한 세계최고수준 44.7%에는 한참 못미친다.
실리콘으로 만드는 표준적인 태양전지와 달리 헬리아텍의 유기 태양전지는 독일 울름(Ulm)의 연구실에서 개발된 소립자 올리고머(Oligomer 단위체가 낮은 정도로 중합해 생성되는 중합체. 분자량이 대략 1000 이하의 것으로 소중합체라고도 한다) 로 만들어진다. 진공상태에서 저온에 보관되는 올리고머는 태양광 스펙트럼에서 선택적으로 빛을 흡수하며 태양광을 전기로 전환하는 역할을 한다. 이는 앞으로 효자기술이 될 게 확실하지만 아직은 높은 비용 때문에 틈새 범주(niche category)에 머물러있는게 사실이다.
더 효율적이고 투명한 태양전지를 만들어내는게 아직은 벅차지만 드레스덴(Dresden)에 본사를 둔 헬리아텍은 최근 개발추세에서 희망을 찾았다고 한다. 헬리아텍은 건물과 차량지붕을 만드는 유리 제조업체들에 투명 태양전지필름 공급 전략을 모두 개방하고있다. CEO인 티보 르 세굴리옹(Thibaud Le Séguillon)은 “제품의 투명도가 시장접근의 핵심”이라고 언론에 설명했다.
세굴리옹 못지않게 주목할 만한 발표도 있었다. 최근 싱가포르 난양공대의 연구진은 전자제품, 안내키오스크, 기타 디스플레이용 터치스크린으로 사용하는 새로운 태양전지 소재를 발표했다. 집적 태양전지/터치스크린 개념은 섬유나 기타 웨어러블 혹은 포터블 아이템으로 응용될 수 있는 전지라는 점에서도 건축물용 태양전지에 필적하는 개념이다.
실리콘을 대체하기 위한 시도 가운데 하나로 난양공대(NTU)의 전지는 비교적 값이 싼 칼슘 티타네이트(titanate 티탄산염. 티타늄과 산소로 구성된 소금) 합성광물인 페로브스카이트(perovskite 부도체, 반도체, 도체의 성질은 물론, 초전도 현상까지 보이는 특별한 구조의 물질)로 만들어졌다. 그러나 MIT 연구진은 한걸음 더 나아가 태양전지를 스스로 수리할 수 있는 능력을 가진 대장균(E coli. Escherichia coli) 박테리아 조작법을 개발했다. 뼈(bone) 같은 자연물질에서 영감을 얻은 연구진은 무생물과 결합할 수 있는 생물막(biofilms)을 생산하는 박테리아 세포를 추출해냈다. 대표적인 생물막으로는 금나노입자(Gold nanoparticles)와 양자점(Quantum dots 나노입자의 일종)이 있다. 금 같은 무기질(inorganic) 나노입자들은 전기를 생산하는 박테리아를 만들기도 한다. 이는 태양전지와 배터리의 自家수리(self-repairing)와 自家조립(self-assembling)까지 가능하다.
이런 여러 시도들이 당장 태양광 산업에 혁명을 몰고올 것으로 기대하긴 어렵다. 그러나 머지않은 미래에 대한 희망을 던져주고 있다. 한가지는 확실하다. 태양광 산업은 이미 성장기에 진입했고 지난해에만 전세계적으로 15%나 성장했다. 새로운 전력원으로서 태양광은 이미 상당한 발전을 이룩하고 있다. 미래를 낙관할만 하다.
http://www.triplepundit.com/2014/03/transparent-solar-panels/