빗방울로도 발전, 스페인의 전천후 페로브스카이트 태양전지

스페인 연구팀이 빗방울이 닿을 때마다 전기를 생산하는 전천후 하이브리드 소자를 개발했다. 비 오는 날 발전량이 크게 떨어지는 태양광 패널의 한계를 뒤집는 시도다.

개발에는 세비야 재료과학연구소(ICMS), 스페인 국가연구위원회(CSIC), 세비야대학교 공동 연구팀이 참여했다. 페로브스카이트 태양전지와 마찰전기 나노발전기(TENG)를 결합한 구조다. TENG는 서로 다른 두 물질이 맞닿아 마찰할 때 생기는 정전기로 전기를 만드는 장치다.

약점을 강점으로

페로브스카이트 태양전지는 기존 실리콘 제품보다 제조 비용이 낮고 변환 효율이 높다. 얇고 가벼우며 휘어지는 특성도 있어 차세대 유력 후보로 연구가 활발하다. 다만 물에 약해 비를 맞으면 소재가 녹아 빠르게 열화되는 문제가 있었다.

연구팀은 플라즈마 기술로 전지 표면에 두께 약 100나노미터의 보호막을 입혔다. 이 막이 마찰전기 표면으로 작동해 빗방울의 충격 에너지를 전류로 바꾼다. 빗방울 한 방울당 최대 110볼트가 발생한다고 한다.

같은 막은 전지를 열화로부터 보호하는 덮개 역할과 빛 흡수 효율을 높이는 광학 필터 역할도 한다.

예상 활용처

배터리 방전이 곤란한 소형 기기에서 활용이 기대된다. 스마트홈과 기상 관측 같은 IoT 센서, 교량과 고층 빌딩의 균열·변형을 감지하는 구조 센서, 가로등과 신호등 전원, 농지 토양 센서 등이다.

일본에서도 페로브스카이트 태양전지를 다른 소재와 결합하는 움직임이 있다. 오쿠무라구미와 이와테대학교 팀은 2025년 12월 방수 시트 표면에 이 전지를 적층한 '태양전지 방재 시트'의 실증 실험을 시작했다고 발표했다. 경사지나 옥상처럼 기존에는 패널을 놓기 어려웠던 곳에서의 발전을 목표로 한다.