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태양전지 패널의 표면에 있는 미세채널 속으로 물을 펌핑해 넣으면 태양전지가 더 효율적으로 작동될 뿐만 아니라 바닷물을 마실 수 있게 만들 수도 있다.
집광식 태양발전(Concentrated photovoltaic : CPV) 셀에서는 렌즈를 이용하여 넓은 면적의 태양에너지를 비교적 작은 구간의 광기전 재료 위로 집속시키기 때문에, 쉽사리 120 °C의 온도에 도달할 수 있다. 이렇게 높은 온도는 태양전지의 효율성을 떨어뜨리므로, 생산할 수 있는 전기량이 감소된다. 그런 이유 때문에 CPV 셀을 서늘하게 유지하는 것이 매우 중요하다고 IBM 취리히연구소(IBM`s Zurich Research Laboratory) 방열포장부 책임자인 브루노 미켈(Bruno Michel)은 말했다. 그래서 이러한 점을 고려해서 IBM은 원래는 컴퓨터 칩 냉각을 돕기 위해 개발된 기술을 통합한 하이브리드 태양전지인 “초고집광 PV"를 개발했다. 물을 채운 마이크로채널들을 이용하여 태양전지를 식힌다는 것이 아이디어이다. 전지를 식힌 뜨거운 물은 그 후 제염에 이용된다.
발전이 어려운 건조한 지역에서 이 방식은 전기생산과 청정수라는 2가지 문제를 한꺼번에 해결할 수 있다고 미켈은 말했다. “대개 태양복사량이 많은 지역에서는 난방에 대한 수요는 적다. 물에 대한 수요가 더 많다.”라고 그는 말했다. 한 가지 제염 방법은 뜨거운 물을 이용하여 바닷물을 증류함으로써 바닷물을 증발시키고 소금을 제거하는 것이다. 이 방법은 값이 비싸고 보통은 먼저 물을 가열해야 한다. 그래서 태양전지를 냉각시키는 과정에서 이미 따뜻해진 물을 이용하는 것은 대단히 에너지 효율적이다.
이 태양전지가 최초의 하이브리드 방식은 아니라고 귀네드(Gwynedd)에 위치한 재생에너지 전문기업 트루에너지(True Energy)의 CTO인 이안 탠슬리(Ian Tansley)는 말했다. “얼마 동안 시장에는 뒷면에 뱀같은 모양의 파이프가 부착된 형태로부터 앞면으로 졸졸 흐르는 물줄기에 이르기까지 조잡한 형태의 다양한 디자인들이 있었다.”라고 그는 말했다. IBM의 접근방식은 개별적인 마이크로채널이 태양전지 자체에 식각되어 있기 때문에 더 효율적이라고 미켈은 말했다. 물이 열원에 더 가까이 있기 때문에 냉각에 더 우수하다는 것이다. 시험에서 1센티미터 크기의 초고집광 PV 셀은 정상보다 5천 배나 더 많은 태양복사량이 집속되었음에도 70~90 °C 사이에서 동작되었다. 이 결과는 현존하는 CPV들이 다룰 수 있는 것보다 5배나 많은 복사량이다.
미켈은 이번 성과를 라스베가스에 열린 집광식 태양발전시스템 국제학술회의(International Conference on Concentrating Photovoltaic Systems)에서 발표했다. 그는 현재 이 태양전지를 10제곱미터 크기의 원형으로 확장하기 위해서 카이로에 있는 이집트나노기술연구센터(Egypt Nanotechnology Research Center) 팀과 협력하고 있다고 말했다. |