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저분자계 유기박막태양전지 최신 기술

전문가 제언: ○ 태양은 지구에 믿기 어려울 정도의 거대한 에너지양을 공급하고 있다. 지구상의 채굴 가능한 석유자원은 추정으로 3조 배럴 즉 1.7x1022J에 상당한다. 이는 태양으로부터 지구에 도달하는 에너지의 겨우 1.5일분이다. 인류가 1년에 소비하는 에너지양은 4.6x1020J로 이는 태양으로부터 지구에 도달하는 에너지의 1시간분에 지나지 않는다. 태양에너지에는 여러 가지 이용법이 있으나 가장 편리한 형태는 전기이다. 그러나 그 이용효율은 세계 전력 수요의 0.015%를 공급하는 정도로 아주 낮다.

○ 저분자계 유기재료를 사용한 박막태양전지는 그 기본구조와 제작법이 유기EL 소자와 유사하다는 특징이 있고 20년 이상에 걸친 연구개발의 역사가 있다. 이 문헌에서는 저분자계 유기박막 태양전지의 개요와 최근의 연구개발 동향에 대하여 소개한다.

○ 유기박막 태양전지는 저분자계와 고분자계로 크게 나눌 수 있다. 전자는 진공증착법을 기반으로 한 건식공정이고 후자는 스핀코트법 등 습식공정을 주로 이용한다. 효율이 좋은 접합법은 벌크헤테로(bulk hetero)접합법이나 건조공정, 습식공정 모두 가능하다.

○ 가벼우면서 유연한 고분자계 플라스틱 태양전지는 자동차 등의 곡면이나 요철이 있는 구조표면에도 적용될 수 있을 뿐만 아니라 유리창이나 벽의 큰 면적에도 대응할 수 있다. 여러 가지 색의 색소를 활용함으로서 디자인성에도 우수한 인테리어 용도로도 이용할 수 있다. 이들의 여러 용도에 제공하기 위해서는 더욱더 내구성을 부여할 필요가 있다.

○ 산소나 습도로부터 보호하는 봉지기술, 광합성계와 같은 우수한 색소 여기 삼중항상태의 소광, 이중항 산소의 소광시스템 등의 개발이 필요하다. 유기박막 태양전지에 10년 앞서 행해진 유기EL에 대하여 그 실용화와 함께 이들 문제가 극복되고 내구성이 점점 좋아진 것처럼 해결이 가능하다. 유기EL 다음으로 유기박막 태양전지시대가 도래할 것이다.

저자: Kazuhiro Saito, Tetsuya Taima
자료유형: 학술정보