염료감응형 태양전지의 성능을 획기적으로 높일 수 있는 용접 기술과 소재가 잇따라 개발되면서 태양전지업계의 실용화 · 사업화 움직임이 빨라지고 있다.
11일 태양광 관련 학계와 업계에 따르면 이명규 연세대 교수(금속시스템공학부)는 `레이저 용접을 이용한 염료감응형 태양전지(DSSC) 효율 향상 기술`을 자체 확보, 염료감응형 태양전지 효율을 최대 11% 달성하는 데 성공했다.
이명규 교수의 기술은 DSSC의 창시자라고 불리는 그라첼 스위스 연방공대 교수조차 자신의 전지에 적용해 달라고 요청할 정도로 세계적인 수준인 것으로 평가된다.
DSSC에서는 태양빛을 받은 염료로부터 생성된 전하가 투명전극을 거쳐 다시 염료로 돌아오는 과정에서 투명전극 표면이 고르지 않아 완전 밀착되지 못하고 빈 공간이 생긴다. 이 교수는 이 때문에 일종의 전하 병목현상이 일어나 전지 효율 전체가 떨어지는 데 주목했다.
지금까지 새 염료를 만들거나 투명전극의 나노구조를 개조하는 방향으로 이 문제를 해결하려던 시도는 번번이 실패로 돌아갔다. 그러나 이명규 교수는 레이저 접합 기술로 20년 묵은 이 난제를 단번에 해결했다.
태양전지를 연구한 지 2년밖에 안 된 금속공학 전공자인 이 교수의 손에서 DSSC 효율의 새로운 시대가 열린 셈이다. 이 기술은 최근 지식경제부의 3년 연구과제로 선정돼 상용화를 향한 새로운 도전에 올랐다.
최근 이효영 성균관대 교수(화학과)는 탄소나노튜브와 함께 차세대 태양전지 핵심 소재로 주목받고 있는 그래핀을 상온에서 대량생산하는 방법을 개발, 염료감응형 등 박막 태양전지 업계에 큰 기대감을 불러일으키고 있다.
이지원 삼성SDI 수석연구원은 “기존 플렉시블(유연) 태양전지는 심하게 휘게 되면 균열이 생겨 전류의 흐름을 방해하는 단점이 있었다”며 “그래핀은 강도가 높고 전도성이 좋아 차세대 박막 태양전지 실용화에 유용하다”고 말했다. 건물일체형 태양광발전(BIPV) 상용화의 가장 큰 걸림돌이었던 휘어짐 문제 해결과 효율 문제까지 한꺼번에 해결할 수 있다는 설명이다.
DSSC 업체인 동진쎄미켐은 관련 세미나를 여는 등 그래핀 기술을 활용한 제품 개발에 의욕을 보이고 있으며, 이건창호와 다이솔티모도 그래핀에 깊은 관심을 보이고 있다.
김용주기자 kyj@etnews.co.kr
