太陽電池效率 10%まで引き上げた

태양전지 효율 10%까지 끌어올렸다

[박계현기자] 국내 연구진이 매우 얇은(백만분의 1미터 이하) 산화물전극을 이용해 기존 2배 이상 효율을 높인 태양전지를 개발했다.

성균관대 박남규 교수(52세)가 주도하고 김희선 학생(제1저자)과 스위스 로잔공대 마이클 그랏첼 교수 등이 참여한 연구팀은 매우 작은(수 나노미터) 반도체(유·무기하이브리드반도체) 염료를 매우 얇은(0.6마이크로미터) 이산화티타늄 필름에 흡착해, 태양전지에 입사하는 태양광의 세기가 1㎠당 100mW가 되는 조건에서 세계 최고 효율(9.7%)을 달성한 박막 태양전지를 개발했다.

이는 지금까지 개발된 태양전지의 최대 효율은 5~6%로, 기존 효율을 2배 이상 끌어올린 것이다.

무한한 태양빛을 전기에너지로 바꾸는 태양전지는 화석연료를 대체할 수 있는 차세대 그린에너지로 각광받고 있다.

전 세계적으로 값싸면서도 효율 높은 차세대 박막 태양전지 개발에 박차를 가하고 있다. 그러나 지금까지 알려진 염료감응형 태양전지는 빛 흡수율이 낮아 초박막화가 어려워 효율을 높이는데 한계가 있었다.

박남규 교수팀이 개발한 양자점 감응 박막 태양전지는 페로브스카이트 염료를 스핀 코팅해 매우 빠른 시간(1분 이내) 내에 흡착할 수 있어, 장시간(12시간 이상)이 소요되는 유기염료에 비해 공정 시간이 단축되고, 높은 온도에서도 잘 견뎌 열 안정성도 보장된다.

또한 페로브스카이트 염료를 이용한 박막 태양전지는 따로 보호막을 사용할 필요가 없어, 500시간 이상 대기 중에 노출돼도 효율이 일정하게 유지된다.

박남규 교수는 "염료감응형 태양전지에서 기존의 유기염료를 반도체 염료로 대체하면, 얇으면서도 효율이 높고 매우 저렴한 차세대 태양전지를 개발할 수 있다"고 전했다.

이번 연구는 교육과학기술부(장관 이주호)와 한국연구재단(이사장 이승종)이 추진하는 중견연구자(도약연구) 및 글로벌박사펠로우십사업의 지원을 받았으며, "네이처 사이언티픽 리포트" 8월 21일자에 게재됐다.

/박계현기자 kopila@inews24.com