국내 연구진이 태양전지의 4세대 대표주자로 꼽히는 '염료감응형 태양전지(Dye-Sensitized Solar Cells)'의 효율을 지금보다 최대 1.4배 높이는 기술을 개발했다.
교육과학기술부는 이화여대 화학나노학과 김동하(사진) 교수 연구팀이 직접 제조한 하이브리드 탄소나노소재를 염료감응형 태양전지에 도입해 전도성을 높이는 데 성공했다고 28일 밝혔다.
염료감응형 태양전지는 광합성 원리를 응용한 태양전지다. 식물이 광합성을 할 때 엽록소를 흡수해 에너지로 사용하듯 염료가 빛을 흡수해 전류를 생성한다. 기존 실리콘 태양전지에 비해 제작방법이 간단하고 투명하게 만들 수 있어 건물 유리창으로도 사용할 수 있다.
연구팀은 염료감응형 태양전지의 핵심성분인 이산화탄소티타늄(TiO2)을 함유한 분자량 10만 이상의 고분자에 자외선을 쬐고 열처리를 해 탄소와 무기물이 혼합된 하이브리드 신소재를 만들었다.
이 소재를 전지의 한쪽 광전극에 붙이면 전기가 잘 통하면서도 경계면(interface)의 저항이 줄어들어 태양전지의 효율이 최대 40% 이상 향상된다.
김 교수는 "하이브리드 탄소나노소재는 고분자를 기반으로 제조가 비교적 쉬워 태양전지뿐 아니라 연료전지와 친환경 가시광 활성 광촉매 분야에도 광범위하게 활용될 수 있다"고 설명했다.
이번 연구는 교과부와 한국연구재단이 추진하는 중견연구자지원사업과 나노소재기술개발사업의 지원으로 수행됐으며 연구 결과는 나노과학 분야에서 권위 있는 학술지 '나노 레터스(Nano Letters)' 1월호에 게재될 예정이다.
