국내 연구진이 투명한 성질 때문에 유리창에 붙여 쓸 수 있는 차세대 태양전지인 `염료감응 태양전지` 효율을 10% 가깝게 높이는 데 성공했다.
값싼 아세틸렌 블랙 첨가 및 휘발이라는 비교적 간단한 방식을 이용해 효율을 높인 점에서 상용화에 적합한 것으로 평가받고 있다.
윤순길 충남대 재료공학과 교수, 조태연 세아E&T 태양전지개발팀 대리 등이 참여한 공동연구팀은 염료감응 태양전지에 탄화수소의 일종인 `아세틸렌 블랙`을 첨가해 효율을 최대 9.8%까지 끌어올렸다고 26일 밝혔다.
염료감응 태양전지는 식물의 광합성 원리를 이용해 유기염료가 태양빛을 흡수해 만드는 전자를 전극에 전달해 전기를 만드는 차세대 태양전지다. 실리콘 태양전지보다 가격이 저렴하며 투명하게 제작할 수 있다. 그러나 최고 효율이 실리콘 태양전지(25~30%)와 CIGS 박막 태양전지(20%)의 절반 수준이라는 단점이 있었다.
연구팀은 염료감응 태양전지의 나노미터(10억분의 1ｍ) 두께의 얇은 막에 아세틸렌 블랙을 첨가한 뒤 휘발시켜 구멍을 만들고 태양빛이 빈 구멍에 반사되거나 흡수되면서 오랜 시간 박막에 머물도록 했다.
이 공정으로 태양광이 박막에 머무는 시간이 늘어나면서 7.98%에 불과하던 염료감응 태양전지 효율이 9.75%까지 향상됐다.
윤 교수는 “나노 박막 안에 아세틸렌 블랙을 넣어 효율은 올리고 태양전지 제작비용은 줄였다”며 “염료감응 태양전지 시장에 큰 영향을 미칠 것”이라고 기대했다. 연구 성과는 과학전문지인 네이처의 자매지인 사이언티픽 리포트 20일자 온라인판에 게재됐다.
홍기범기자 kbhong@etnews.com