'가시광 전 영역 빛 흡수' 태양전지 개발

국내연구진에 의해 가시광 전체 영역의 빛을 흡수할 수 있는 '판크로마틱 염료감응' 태양전지 기술이 개발됐다.

한국과학기술연구원(KIST, 원장 금동화) 태양전지연구센터 박남규 박사팀은 가시광 전 영역을 흡수하기 위해 서로 다른 세 가지 색상의 염료를 나노결정 이산화티타늄(TiO2) 필름에 선택적으로 수직배열하는 기술을 개발했다고 29일 밝혔다. 이번 연구 결과는 영국의 권위있는 과학저널 '네이처 머티리얼즈(NatureMaterials)' 28일자 온라인판에 게재됐다.

연구진의 이번 성과는그 동안 TiO2 필름에 한 가지 염료만 흡착할 수 있었던 단점을 극복함으로써 염료감응형 태양전지의 효율을 획기적으로 높일 수 있을 것으로 평가받고 있다.

기존의 염료감응 태양전지는 TiO2 입자들로 이뤄진 필름에 한 가지 염료만 흡착할 수 있었기 때문에 넓은 영역의 빛을 활용하기 어려운 단점이 있었다.

이번에 KIST 연구팀은 '크로마토그래피(chromatography)' 원리를 이용해 염료를 선택적으로 흡착하고 탈착할 수 있는 '이동상(mobile phase)'과 '정지상(stationary phase)' 물질을 개발, 서로 다른 색상의 염료를 선택적으로 수직 배열하는 데 성공한 것이다.

이번 연구 결과는 현재 11% 수준인 염료감응 태양전지의 효율을 획기적으로 높일 수 있을 것으로 보인다.

'네이처 머티리얼즈' 심사위원들도 이번 연구성과에 대해 "가시광 전영역을 흡수하기 위해 서로 다른 색상의 염료를 선택적으로 배열하는 것은 매우 독창적인 기술"이라며 "판크로마틱 염료감응 태양전지 실현의 새로운 지평을 열었다"고 평가했다.

김철현 기자 kch@asiae.co.kr