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유기박막 태양전지의 시장동향

전문가 제언: ○ 저비용의 유연성 태양전지로서 실용화가 기대되고 있는 유기박막 태양전지는 실리콘 태양전지와 같이 반도체 기능에 근거한 고체형 태양전지로써 30년 이상의 긴 연구 개발 역사가 있다. 그러나 실용화를 위해서는 에너지 전환 효율의 상향이 최대의 과제였다.

○ 고체형 태양전지는 유기, 무기 반도체를 불문하고 p-n 접합의 광기전력 효과를 원리로 하고 있다. 지금까지 유기박막 태양전지는 유기 반도체로 형성되는 p-n 접합의 광전 전환층의 두께가 수 나노미터 정도 밖에 되지 않았다. 이런 적층형 태양전지에서는 광의 이용 효율이 낮고 큰 광전류를 낼 수 없었다.

○ 이의 해결을 위한 일본 산업기술총합연구소(AIST)의 아이디어는 유기 반도체가 분자 레벨로 3차원적인 p-n 접합을 형성하는 나노 구조층(i층)을 p-n 접합계면에 새롭게 도입하는 것이다. 이는 나노 p-n 접합이 다수 형성되어 광전 전환층을 확대하는 것이다.

○ 종래 실리콘 태양전지의 광전 전환 효율이 15~20%인데 대하여, 유기 박막 태양전지는 에너지 변환 효율이 5% 정도에 머문다. 무기 태양전지에 비해 내구성도 뒤떨어지므로 건축에 적합하지 않았다. 그러나 유연성이 뛰어나 컬러나 투명, 그리고 화려한 패턴 등에서의 인쇄도 용이하게 할 수 있다.

○ 미국 Konarka Technologies는 2008년 3월 잉크젯 인쇄를 이용하여 매우 낮은 비용으로 제조할 수 있는 유기 태양전지를 발표하였다. 광전 전환 효율을 높이는 연구와 함께, 카본나노 튜브와 플러렌을 이용하여 가정용 염가 잉크젯 프린터로 태양전지를 인쇄할 수 있게 될지도 모를 일이다. 이 회사는 이미 자가 발전하는 군용 텐트 개발에 착수하고 있다.

○ 이외에도 많은 아이디어와 연구팀이 있다. 국내도 광주과학원의 연구팀이 미국 UC 산타바바라와 증가된 효율성을 갖는 새로운 일렬배치(tandem) 유기 태양 전지를 개발하였다. 더 좋은 성과를 기대한다.

저자: editor
자료유형: 학술정보