무기-유기 이종접합형 태양전지 개발

[이투뉴스] 무기-유기 이종접합형 태양전지 제조 원천기술이 국내 연구진에 의해 개발됐다.

한국화학연구원 화학소재연구단의 석상일 박사 연구팀이 주도한 이번 연구는 염료감응형 태양전지 발명자 그라첼 스위스 로잔공대 교수와 공동으로 추진된 것으로, 교육과학기술부와 한국연구재단이 지원하는 글로벌연구실 사업의 지원을 받아 수행됐다.

연구 결과는 나노소재·소자 분야에서 저명한 과학 전문지 '나노 레터스' 온라인 속보에 주요 논문으로 게재됨과 동시에 국내외 특허도 출원했다.

석 박사팀은 고효율 무기반도체 박막태양전지의 장점과 저가 유기태양전지의 장점을 염료감응 태양전지 구조에 도입하는 방법을 개발, 저가이면서도 내구성이 뛰어난 태양전지 제조기술을 제시했다.

기존의 태양전지 종류로는 효율이 높지만 고가인 반도체 박막 태양전지, 효율이 비교적 높고 저가 제조가 가능하지만 액체전해질 사용에 의한 장기 안정성에 문제를 가진 염료감응태양전지, 저가 제조가 가능하지만 광안정성이 낮은 유기태양전지가 있다.

연구진은 이 가운데 염료감응태양전지 구조를 기반으로 고효율 무기반도체 박막태양전지의 무기반도체를 나노입자화해 염료 대신 광감응제로 사용했다.

유기태양전지의 전도성 고분자와 효과적으로 결합하는 방법에 의해 내구성이 우수하고 고효율이 가능한 차세대 태양전지 제조 원천기술이 개발된 것이다.

이번 연구로 g당 수십만원을 호가하는 합성염료 대신 몇십원대의 무기반도체 나노입자용 원료를 사용해 광흡수층을 용액상에서 생성시키고, 유기 용매에 용해한 전도성 고분자를 코팅하는 매우 단순한 공정에 의해 제조가 가능하게 됐다.

이 기술은 무기반도체 나노입자와 전도성 고분자 모두에서 태양에너지를 흡수해 전기적 에너지로 변환 가능한 구조이므로 근적외선 영역의 태양광 에너지도 활용이 가능한 특징을 가진다.

또 대면적이나 유연성 기판에도 쉽게 적용이 가능하다.

석상일 한국화학연구원 박사는 "이번 연구성과는 차세대 태양전지기술로 알려진 무기반도체 박막태양전지, 유기태양전지, 염료감응태양전지의 장점을 소재와 구조로 모두 융합한 형태의 신개념 태양전지로 고효율과 저가라는 두 마리 토끼를 동시에 잡을 수 있는 원천기술"이라고 말했다.

전빛이라 기자 jb1021@e2news.com