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유기계 태양전지의 고성능화를 위한 신소재 개발

전문가 제언: ○ 근년 태양광 발전은 가장 유력한 청정에너지 공급형태의 하나로서 저비용, 고성능화를 위한 연구개발이 활발하게 진행되고 있다. 그러나 지금까지의 태양전지는 고가이기 때문에 태양광 발전의 대량보급을 실현하기 위해서는 발전비용을 대폭으로 저감할 수 있는 새로운 발상의 차세대형 태양전지의 개발이 요구된다. 염료감응 태양전지는 제조 프로세스가 간단하고 재료비도 저렴하여 저비용의 고성능 태양전지로서 기대되고 있다.

○ 본 논문은 유기계 태양전지의 광전변환효율을 높이는 방안으로서 우선적으로 근적외 영역의 빛을 흡수함으로써 광흡수효율을 높일 수 있는 광흡수층과 전하분리, 수송층의 개발 및 전해질의 고체화에 관한 연구결과를 소개한 자료이다. T. Kubo 등은 금속 티탄을 과산화 수용액 중에서 양극산화에 의해 금속표면에 산화티탄 나노튜브를 형성함으로써 종래의 랜덤 구조의 전하분리, 수송층을 1차원 나노구조로 제어할 수 있는 방법을 제안하였다. 또한, 염료감응 태양전지의 내구성 향상을 위한 전해질의 고체화 또는 응고체화 방법을 제시하였다.

○ 현재는 결정 실리콘 태양전지가 주류를 이루고 있으나 차세대 전지로는 박막 실리콘 태양전지가 주목받을 것으로 전망된다. 즉, 염료감응 태양전지와 유기 반도체 태양전지가 크게 각광을 받을 것으로 보인다. 그 중에서도 집광형 태양전지는 효율이 높은 특징을 가지고 있지만 청명한 날씨가 아니면 성능이 떨어지므로 설치장소에 제약을 받는다. 따라서 이 장치의 정확도를 유지해야 하며 광학계열, 기계계열의 장기적 신뢰성을 확보할 필요가 있다.

○ 태양광 발전은 지구규모로 고려해야 하는 에너지의 장기적 전략과제이면서도 환경변화에 따른 긴급한 과제이다. 특히, 주택용으로는 태양광 발전 산업을 시급히 확립할 필요가 있으며, 산업용 태양광 발전분야에서는 발전효율 향상, 생산 에너지효율 향상, 장기 신뢰성 등을 고려한 기술개발이 필요하다. 또한 기술개발과 동시에 에너지로서의 이용가치를 높이는 노력도 필요하다.

저자: TAKAYA KUBO, HIROSHI SEGAWA
자료유형: 학술정보