스펀지를 활용해 염료감응형 태양전지의 성능을 획기적으로 향상시키는 기술이 개발됐다.
박성해 포스텍(POSTECH) 화학공학과 박사와 임종철 박사과정(지도교수 박태호)은 자기조립 물질로 스펀지 구조체를 만들어 태양전지 속 염료가 분리되거나 새어나가는 일이 없도록 하는 기술을 개발했다. 이번 연구결과는 에너지 분야 권위지인 ‘어드밴스트 에너지 머터리얼스WM(Advanced Energy Materials)’지에 최근 발표됐다.
염료감응형 태양전지는 식물이 광합성을 하듯 특수한 염료를 통해 태양광을 전기로 전환시키는 방식이다. 설치가 간단해 일반 가정에서도 전기를 만들어내는 친환경 에너지로 각광받고 있다.
하지만 염료를 사용하기 때문에 태양광이 전기로 바뀌는 과정에서 염료를 안전화하는 핵심 액상물질이 공기 중으로 날아가버려 상용화가 가능한 최소효율(7%)에도 미치지 못하는 단점이 있다.
박성해 박사 연구팀은 이 같은 누수나 휘발현상을 원천적으로 막기가 어렵다고 판단, 일정 조건 아래 스스로 스펀지 구조체를 만드는 자기조립형 물질을 넣어 태양전지 내부 염료 주변에 스펀지 구조체를 만들었다.
이 구조체는 염료가 분리되지 않도록 고정시킬 뿐 아니라 액상 물질을 스펀지가 물을 빨아들이듯 머금고 있어 고질적 누수와 휘발 문제의 상당부분을 개선시켰다. 그 결과 광전변환 효율을 상용화가 가능한 수준인 9%까지 향상시켰으며, 특히 65도의 고온에서 장시간 사용이 가능하다는 사실도 추가로 밝혀냈다.
박태호 교수는 “무엇보다 염료감응형 태양전지의 장기적인 안정성을 확보할 수 있어 상용화를 크게 앞당길 수 있을 것”으로 기대했다.
포항=정재훈기자 jhoon@etnews.com
