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포스포늄 신규 카티온계 이온액체의 특성과 염료감응형 태양전지에 응용

전문가 제언: ○ 현재 태양전지의 주류는 실리콘을 주체로 하는 무기계 태양전지가 다수 출하되고 있으나 최근에 유연성이 있으며 다양한 색상과 경량 등의 특성을 가진 유기태양전지, 특히 “염료감응형 태양전지”가 주목을 받고 있다. 염료감응형 태양전지는 습식형 태양전지로서 낮은 환경부하에서 저렴하게 제조할 수 있어 비상한 관심을 받고 있다.

○ 염료감응형 태양전지는 휘발성과 가연성의 유기용매를 전해액으로 사용하는데 직사광을 사용하는 태양전지 모듈은 유기용매에 의한 내압의 상승이나 액 누설의 방지를 위해 고도의 밀봉기술이 필요하다. 이러한 문제점의 해결방법으로 이온액체를 염료감응형 태양전지의 전해액 용매로 사용하려는 시도가 행해지고 있다. 본고는 이제까지 별로 주목을 받지 못한 포스포늄형 이온액체에 대하여 염료감응형 태양전지의 전해액으로서 사용 가능성에 대한 연구결과를 보고하고 있다.

○ 포스포늄형 이온액체는 암모늄형 이온액체와 비교하여 저점성, 고도전성의 성질을 가지고 있으며 전기화학적 및 열적으로도 아주 안정함이 확인되었으며 염료감응형 태양전지 전해액으로 사용할 경우 대응되는 암모늄형 이온액체의 1.5배 정도의 에너지 변환효율을 얻을 수 있어 장래에 고효율, 고안정성의 포스포늄형 이온액체가 중요한 역할을 할 것으로 기대된다.

○ 염료감응형 태양전지는 일본, 미국, 중국, 한국을 비롯한 다수 국가의 기업과 연구기관들이 개발에 경쟁적으로 참여하고 있어서 아직 양산기술은 확보하지 못하고 있으나 가까운 장래에 상업생산이 가능할 것으로 예측되고 있다. 국내에서도 삼성SDI를 비롯한 다수의 벤처기업들과 연구기관들이 염료감응형 태양전지 개발에 적극 참여하고 있다. 최근에 KIST의 하이브리드 연구센터는 염료감응 전지에 사용될 수 있는 나노미터 크기의 이산화티타늄 입자로 특정 파장의 빛을 증폭시킬 수 있는 ‘역(逆)오팔’ 구조의 광결정 물질을 만드는데 성공했다고 보고하고 있다.

저자: lYoshihito Kunugi, Katsuhiko Tsunashima
자료유형: 학술정보