▲ 셔터스톡 제공

만약 태양전지가 한밤중에도 전기를 생산할 수 있다면 어떨까? 캘리포니아 주립대 데이비스캠퍼스(University of California at Davis) 전기·컴퓨터공학과 제레미 먼데이 교수가 이끄는 연구진이 최근 이러한 개념이 허황된 이야기 가 아니라고 전해 화제다.

연구진이 최근 발표한 연구논문에 수록된 개념도에 따르면, 이상적인 조건 하에서 이기는 하지만 실제로 특수 설계된 태양전지가 한밤중에 평방미터당 최대 50와트의 전력을 생산할 수 있으며 이는 기존의 태양전지판이 대낮에 생산할 수 있는 전력량의 약 4분의 1에 달하는 것이어서 이목이 집중된다.

이 논문은 미국화학협회(American Chemical Society, ACS)가 출판하는 광학 전문지 에이씨에스포토닉스(ACS Photonics) 2020년 1월호에 실렸으며 개념 도가 표지를 장식했다고 알려졌다.

연구진은 소량이기는 하지만 한밤중에 전력을 생산할 수 있는 태양전지 시 제품 개발에 역량을 집중하고 있으며 이 태양전지의 출력 및 효율성 향상에 주력하고 있다고 전해졌다.

먼데이 교수는 “야간 전기생산 과정이 일반 태양전지가 통상 주간에 작동하 는 방식과 비슷하지만 그 방식에 있어서만 정반대이다”며 “야간에 주변 대 기에 비해 뜨거운 물체는 적외선처럼 열을 복사하게 되는데 반해 주간에 태 양전지는 광원인 태양에 비해 온도가 낮기 때문에 빛을 흡수하게 되는 원 리를 생각하면 된다”라고 설명했다.

이어 그는 “주변 대기의 온도가 낮을 때 따뜻한 물체를 하늘 방향으로 설치 하면 그 물체가 열을 복사하는 원리를 알았던 사람들은 수백 년 동안 야간 냉각을 위해 이 현상을 이용해 왔다”며 “지난 5년 동안 이렇게 야간에 열복 사를 이용해 전기를 생산할 수 있는 장치 개발에 관심이 많았다”고 덧붙였다.

또한 먼데이 교수는 “야간에 주변 대기로 열을 복사해 전력을 생산하는 ‘열 복사 태양전지’ 개발을 목표로 연구를 진행해 왔다”며 “연구진은 엔진에서 나오는 폐열을 포착해 에너지로 재활용하는 데에서 영감을 얻어 야간에 이 태양전지를 이용하는 방법을 탐구해 왔다”고 말했다.

통상 일반적인 태양전지가 햇빛을 흡수해 장치 전체에 전압이 형성되면 전 력이 생산되는 반면, ‘열복사 태양전지’에서는 빛이 흡수 대신 방출되면서 전 압이 올라 전력이 생산된다며 과정만 반대이지 물리학 원리는 동일하다고 연구진은 설명했다.

한편, 야간 사용만 고집하지 않는다면 ‘열복사 태양전지’는 피치 못할 사정으 로 직사광선이 차단되거나 태양으로부터 멀리 떨어져 사용되는 상황 하에 서는 낮에도 운용될 수 있을 것으로 예상된다.

또한 이 새로운 유형의 태양전지는 잠재적으로 24시간 작동할 수 있기 때 문에 낮과 밤의 전력망 균형은 물론, 전기생산 극대화에도 큰 도움이 될 것 으로 전망된다. 

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