이 장치는 오목 거울과 광전지로 채워진 얇은 유리관으로 구성된다. 태양광선이 모듈에 닿으면 거울이 이를 튜브에 반사시켜 전기를 생성한다.

튜브에서 생성된 열은 파이프 시스템의 태양전지 뒷면을 따라 흐르는 전달 유체를 따뜻하게 한다. 이 따뜻한 액체는 건물 난방 및 냉각이나 산업용으로 사용될 수 있다.

오스트리아 그라츠 공과대학(Graz University of Technology)의 수석 연구원인 아르민 부크로이트너(Armin Buchroithner)는 “이러한 접근 방식은 에너지 전환에 상당한 기여를 할 수 있는 잠재력을 가지고 있다.”고 말했다.

이 포물선 거울은 햇빛을 집중시켜 60~120배까지 증폭시킨다. 이미지출처: EMS – TU Graz

태양 복사로부터 전기와 열을 모두 포착한다는 아이디어는 1970년대부터 존재해 왔지만 기술적 장벽과 높은 비용으로 인해 과학자들은 지금까지 구체적인 개발을 하지 못했다.

부크로이트너 팀은 이러한 하이브리드 시스템을 구축하는 비용을 훨씬 저렴하게 만드는 몇 가지 핵심 기술 혁신을 이루었다.

거울은 태양 에너지를 집중시킴으로써 태양 복사선을 60~120배까지 증폭시킨다. 이는 동일한 양의 에너지를 생산하는 데 훨씬 적은 수의 태양전지가 필요하다는 것을 의미한다.

연구원들이 별도의 논문에서 강조한 것처럼, 생산량이 많을 경우 거울은 평방 미터당 2~5달러에 구입할 수 있는 반면, PV 패널은 평방 미터당 70~100달러에 구입할 수 있다.

새로 개발된 실리콘 태양전지는 60배 이상 증가하는 일사량을 견딜 수 있도록 설계됐다. 이미지출처: EMS – TU Graz

연구진은 터키 연구 센터 GÜNAM과 협력하여 집중된 햇빛의 고온을 견딜 수 있도록 특별히 설계된 실리콘 태양 전지를 개발했다. 표준 태양전지는 더운 조건에서 효율적으로 전기를 생산하는 데 어려움을 겪기 때문에 이는 중요한 요소이다.

부크로이트너는 “에너지 가격이 상승하고 에너지 독립에 대한 열망이 높아지면서 전기와 열 공급을 위한 독립적이고 효율적이며 비용 효과적인 솔루션의 중요성이 커지고 있다.”라고 말했다.

이번 개발은 과학자와 기업 모두가 태양의 힘을 활용하는 새로운 방법을 모색하고 있는 시기에 이루어졌다.

바로 이번 달에 영국의 스타트업은 세계에서 가장 효율적인 태양광 패널을 개발했으며, 유럽의 합작 회사인 Thales Alenia Space는 궤도에서 태양광 에너지를 발사할 계획을 모색하고 있다.