칠하는 것만으로 모든 것을 태양광 패널로 바꾼다. 그런 “꿈의 잉크”를 개발하는 기업이 바로 Solar Power Painters다. 현재 주류인 Si형 태양광 패널보다 가볍고 설치장소를 가리지 않는 제품의 실현을 목표로 한다.

▲ 글래스 등에 잉크를 도포해서 사용한다

Solar Power Painters는 오야마공업고등전문학교(小山工業高等專門學校)의 가토 타케히토(加藤岳仁) 교수가 개발한 발전 잉크의 실용화를 목표로 한다. 티타늄(Ti)계열 금속과 고분자 폴리머 등을 사용해서 만든다.

전극층과 기능층, 발전층 등의 역할별 잉크를 겹쳐서 도포해서 발전기능을 부여한다. 기술의 핵심은 잉크 재료의 조성제어다. 잉크의 재료간 접촉면적이 크면 발전효율이 높아진다. 한편, 접촉면적이 지나치게 크면 안정성을 잃게 된다.

Solar Power Painters는 발전효율을 높이면서 잉크가 안정되는 구조로 컨트롤한다. 시모야마다(下山田) 대표는 “제조방법이 간단하고 비용이 저렴하다”고 자신감을 내비쳤다.

저렴한 비용과 더불어 흡수하는 파장을 자유롭게 설정할 수 있다는 점도 강점이다. 200~1,000nm 범위의 파장대역에서 흡수하는 파장을 선택한다. 파장을 조정함으로써 투과성을 높이는 것도 가능하다. 납 등의 유해한 물질이 포함되지 않기 때문에 간단하게 폐기할 수 있다.

현재 주류인 실리콘(Si)형 태양광 패널의 발전효율이 20% 정도인 것과 달리, 해당 잉크는 발전효율이 절반 이하이지만 가볍고 어디에나 설치할 수 있다는 장점이 있다. 기존보다 설비투자를 10분의 1 정도로 줄일 수 있다.

우선 Si형 태양광 패널의 보강재로의 활용을 노린다. Si형은 경년열화로 인해 발전효율이 저하된다. Solar Power Painters는 개발하는 잉크를 바른 필름 등을 태양광 패널 위에 설치한다.

Si형이 흡수하지 않는 파장을 흡수하는 잉크를 사용하여 열화로 인해 저하되는 발전효율을 보완하는 것이 목적이다. 시모야마다 대표는 “Si형 태양광 패널의 발전을 방해하지 않고, 효율저하를 방지할 수 있는 가능성이 있다”고 전망을 설명했다.

투과성의 특성을 살려서 발전기능을 가진 창문 유리나 비닐하우스, 필름 등의 제품에 전개하는 것도 목표로 한다. Solar Power Painters가 공급한 잉크를 사용해서 각종 메이커가 제품화할 계획이다.

2023년 각종 기능별 잉크, 2024년에는 다층식 도포 잉크의 제품화를 목표로 한다. 도포한 잉크는 필름 등으로 보호해서 사용하는 것을 가정했다. 또한 5년 이내에 발전효율을 10% 정도까지 향상시킨다. 더불어 내구성을 향상시키기 위한 개발도 추진한다. 최종적으로는 도포하는 것만으로 보호층을 형성할 수 있는 잉크의 실용화를 목표로 한다.

시모야마다 대표는 “도포하는 것만으로 보호층을 형성할 수 있는 잉크를 개발도상국에 확대하고 싶다”는 포부를 밝혔다. Si형 태양광 패널은 가격이 높아 개발도상국에서는 도입하기 어렵다는 현실을 바꾸기 위해서다.

시모야마다 대표는 “잉크의 가격이 저렴하면 제품 변경도 손쉬워질 것”이라고 전망했다. 이 목표를 달성하기 위해 일본에서 사업을 추진해서 해외기업과 협업하는 것도 고려하고 있다.