캘리포니아 대학(University of California at Berkeley), 로렌스 버클리 국립연구소(Lawrence Berkeley National Laboratory), 카블리 에너지 나노과학 연구소(Kavli Energy NanoScience Institute)의 연구진은 두 개의 상태를 가진 페로브스카이트 태양전지를 만들기 위해서 무기물을 첨가했다. 이 구조는 인입 태양광으로부터 전기를 생성하고, 내부 온도가 높아질 때 자동으로 빛을 차단할 수 있다.

이 윈도우는 전기적 특성을 저하시키기 않으면서 할로겐화 페로브스카이트 반도체를 투명한 상태와 불투명한 상태로 가역적으로 전환시킬 수 있다. 이것은 이전에는 달성하지 못했던 최초의 연구결과이다.

태양전지 윈도우는 흡수된 햇빛을 전기로 변환시킬 수 있는 유망한 녹색 기술이다. 투명에서 불투명으로 변하는 윈도우는 1970년 대 이후부터 한 가지 형태로만 존재했다. 이 장치는 전기 변색과 열 변색 특성을 가진 액정 재료로 만들어지고, 태양광을 흡수하거나 반사함으로써 투명도를 제어할 수 있다.

할로겐화물 페로브스카이트는 ABX3의 화학식을 가지고 있다. 여기서 A는 메틸 암모늄, 포르마미디늄(formamidinium), 세슘이고 B는 납과 주석이며 X는 요오드, 브롬, 염소이다. 이 물질은 태양 스펙트럼 파장의 넓은 범위에서 빛을 흡수할 수 있기 때문에 오늘날 가장 유망한 박막 태양전지 물질로 알려져 있다. 지난 5년 동안에 페로브스카이트로 만든 태양전지의 전력 변환 효율은 3%에서 22% 이상까지 급격하게 높아지고 있다. 이것은 실리콘 기반의 태양전지와 비견될 수 있는 수준이다.

이번 연구진이 개발한 할로겐화물 태양전지 속의 가역적인 상전이를 기반으로 하는 새로운 윈도우는 스마트 건물, 자동차, 대형 디스플레이 등에 매우 유용하게 적용될 수 있을 것이다. 이 연구결과는 저널 Nature Materials에 “Thermochromic halide perovskite solar cells” 라는 제목으로 게재되었다(doi:10.1038/s41563-017-0006-0).