발전효율을 두 배 높인 새로운 태양전지를 국내 연구진이 개발했다.
성균관대 박남규(45ㆍ사진) 화학공학부 교수팀은 "빛을 전기에너지로 변환하는 효율이 9.7%인 염료감응형 태양전지를 개발했다"고 26이 밝혔다. 염료감응형 태양전지는 식물의 광합성 작용을 모방한 차세대 태양전지. 태양전지 안에 든 염료는 광합성 작용을 하는 엽록소와 같은 역할을 한다.
연구진이 특정 유기물과 무기물을 섞어 만든 염료는 빛을 흡수하는 능력이 좋아 기판에 0.6㎛(마이크로미터ㆍ1㎛는 100만분의 1m) 두께로 발라줘도 전기를 생산할 수 있다. 이전에 나온 염료감응형 태양전지는 염료층이 최소 10㎛두께여야 했고, 발전효율도 5~6%로 떨어졌다. 박 교수는 "염료층이 두꺼우면 내부 저항이 커져 전기손실이 일어난다. 새로 개발한 태양전지는 전기손실도 적고, 염료층 두께도 얇아 공정비용을 10배 낮출 수 있다"고 설명했다.
보호막이 필요 없다는 것도 장점. 기존 태양전지는 수분이나 공기가 침투해 염료를 손상하는 것을 막으려고 태양전지 외부를 보호막으로 둘렀다. 그러나 연구진이 이번에 개발한 전지는 500시간 이상 대기 중에 그대로 노출됐는데도 발전효율이 일정하게 유지됐다며, 이미 상용화한 실리콘 소재 태양전지와 경쟁에서도 우위에 설 수 있다며 자신감을 내비쳤다.
박 교수는 "실리콘 태양전지는 진공에서 만들어야 하는 등 공정과정에 비용이 많이 들어 전기 1W(와트)를 생산하는데 3달러 든다. 그러나 이번에 개발한 태양전지는 발전효율도 비슷하면서 전기생산 비용은 1W당 1달러 이하로 경제성까지 갖췄다"며 "비용문제로 골머리 앓던 태양전지를 보다 널리 상용화하는데 도움이 될 것"이라고 덧붙였다.
이번 연구결과는 이달 21일 과학학술지 <네이처> 자매지인 <네이처 사이언티픽 리포츠(nature scientific reports)> 에 소개됐다.
변태섭기자 libertas@hk.co.kr
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