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색소증감 태양전지 개발과 구성 재료

전문가 제언: ○ 현재 전 세계는 화석 자원의 고갈과 이산화탄소 배출에 의한 지구온난화 문제에 직면하고 있다. 화석 자원에의 의존을 조금이나마 줄이려는 노력의 일환으로 태양전지에 대한 기대도 한층 더 높아지고 있다. 세계의 태양전지 생산량은 매년 증가하고 있다. 1990년에는 전력량으로 환산하여 100MW에도 미치지 못하였다. 2005년에는 1.7GW를 초과하여 100배 이상 증대되었다. 향후에도 연 30~40%의 높은 수준으로 성장이 계속되면 2010년에는 6GW를 넘어설 것으로 예측되고 있다.

○ 색소 증감 태양전지(DSSC, dye-sensitized solar cell)는 전해액을 사용하는 습식 태양전지의 하나이다. 반도체 표면에 흡착된 색소의 광 흡수와 전하 분리에 의해 광전류를 잡아내는 것이다. 전류치를 증가시키기 위해서는 반도체를 다공성으로 하여 색소를 대량 흡착시켜, 광의 통과 경로에 반도체와 색소의 계면을 보다 많이 만들어 넣을 필요가 있다.

○ 색소 증감 태양전지는 실리콘 등의 반도체형 태양전지와는 달리 제조 공정에서 진공 장치가 필요치 않다. 따라서 환경에 좋고 값이 싸면서 작은 양으로 착색도 가능한 점이 특징이다. 그러나 실용화를 위해서는 더욱 값싸게 높은 에너지 변환 효율을 나타내는 소재 개발이 필요하다.

○ 전자전도성 고분자를 이용한 유기 박막 태양전지는 스핀코트나 스크린 인쇄 등의 고진공을 사용하지 않고 값싸게 제조 가능하기 때문에 최근 특히 주목을 받고 있다. 만약 변환 효율이 높고 내구성이 좋은 전자전도성 고분자계 태양전지가 완성되면 색소 증감 태양전지를 능가하는 저코스트화 가능성을 갖추고 있다. 향후의 연구개발의 과제는 한 차원 발전된 고효율화와 내구성 개선이다.

○ 2008년 8월 15일 이명박 대통령은 “저탄소-녹색 성장”을 새로운 국가 발전 패러다임으로 선포하였다. 태양, 풍력, 수력 등 재생 자원에 의한 에너지 비중을 현재의 2%에서 2030년에는 11%, 2050년에는 20%로 높일 것이라고 밝혔다. 따라서 이제는 연구가 아닌 실용화를 목표로 적극적인 노력이 필요하다. 차세대 성장 동력의 하나로 발전시켜야 한다.

저자: Kobayashi Toshuki
자료유형: 학술정보