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유연성 있는 필름형 염료감응 태양전지

전문가 제언: ○ 실리콘 태양전지는 오랫동안 태양전지 시장을 이끌어 왔다. 그 동안 기술개발로 제조비는 상당히 내려갔으나 발전비용은 화석연료 사용경우보다 아직 2.5～3배 높아 발전차액 보상이 계속 필요한 실정이다.

○ 최초의 염가 대안인 염료감응 태양전지(DSSC)는 ITO 코팅 유리기판 상의 메조 다공성 TiO2 광전극에 부착된 염료의 광 흡수에 의한 전자 여기의 전기화학적 발전 기기이다. 산화환원 쌍을 함유한 액체 전해질과 백금 촉매 함유 상대전극을 갖고 있다. 현재 실험실 변환효율이 약 11%, 모듈효율 5～7%이다. DSSC는 건물의 유리창호(BIPV)와 자동차의 선루프에 사용 가능하여 상업화를 위한 원가절감과 내구성 연구가 한창이다.

○ 본문에서 Tokyo 대학 저자들은 유연성과 원가절감을 위한 전체가 플라스틱인 필름형 DSSC에서 광 전극용 유리기판의 플라스틱으로의 교체를 비롯한 TiO2 양극 제조기술을 소개하고 있다. 상용고분자인 PET 필름 상에 TiO2 메조다공성 전극의 분무 도포 및 PET에 손상 없는 5분간의 마이크로파 조사에 의한 5.5% 효율 달성의 소결기법을 설명하고 있다. 전해질 및 상대 전극의 플라스틱화에 대한 기술적 언급은 없었다.

○ DSSC는 스위스 Graetzel 교수의 핵심특허 종료에 따라 향후 5년 내 변환효율 10%의 상품화를 목표로 일본의 Toyota, Sony, Fujikura 등 및 호주의 Dyesol사 등이 개발에 열중이다. 국내 연구계에서도 ETRI가 최다 특허를 보유하고 제조기술을 이전하였다. KIST의 박남규팀은 세계 최고급 변환효율 11% 초과의 상용화 기술을 이전하고 2009년 가시광 전영역의 빛을 흡수할 수 있는 여러 색상 염료 이용의 세계적 기술을 보고했다. KERI는 탄소나노튜브 대극 이용 대형모듈을 개발했다.

○ 국내 기업에서는 Dyesol사와 합작한 (주)다이솔티모가 상용화에서 선두를 달릴 것 같다. 이외에 DSSC 개발 참여사에는 삼성SDI(주), (주)코오롱, (주)이건창호시스템 등이 있다. 금후 DSSC 연구에는 내구성 향상을 위한 밀봉 등의 연구 외에도 광 흡수 향상에 고가의 루테늄계 염료를 유기염료로 대체하고, 전자 수송 효율향상에 티타늄 나노튜브, 나노 선과 같은 일차원 형상의 무기반도체를 이용하는 하이브리드 방향이 필요하다.

저자: Satoshi Uchida, Hiroshi Segawa
자료유형: 학술정보