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염료 감응 및 유기 나노입자 태양전지의 친환경 설계

전문가 제언: ○ 태양광발전은 실리콘 단결정, 다결정을 주축으로 많은 연구개발이 이루어져 광전 변환효율이 20%를 상회하는 수준까지 향상되었으며 태양광 발전용량의 90% 이상을 실리콘 모듈이 차지하고 있다. 그러나 화석연료와 경쟁력을 갖기 위해서는 제조가격이 1$/W 이하로 낮아져야 하는데 실리콘 모듈로서는 이를 달성하기 어려운 상태다. 그 대안으로 유기태양전지에 대한 관심이 고조되고 있으며 가능성이 클 것으로 기대하고 있다. 단, 유기 태양전지는 변환효율이 낮은 결정적인 단점이 있으나 10~15%까지는 달성할 수 있을 것으로 전망하고 있다.

○ 또 다른 대안은 태양광 스펙트럼을 작은 에너지대로 구분하여 각각에 대해 최적의 전지를 배치하여 통합하는 방법으로 종합 효율을 획기적으로 높이는 기술이 연구되어 왔고 2009년 마침내 변환효율 43%를 달성하였는데(Martin A. Green, Anita Ho-Baillie) 이는 실험실 성적으로서 아직 상품화 단계는 아니다.

○ 염료감응 태양전지에서 나노입자 산화물을 사용하는 것은 표면적 증가로 많은 염료 분자를 흡착시켜 광 흡수율을 높이기 위함이다. 하지만 재결합의 기회가 증가되는 문제가 있어서 최적점을 찾아야 한다.

○ 2009년 7월, KIST의 박남규 교수는 박막의 TiO2 층에 다양한 색깔(황, 적, 녹색)의 염료의 연속결합에 성공했다고 발표하였다. 이는 염료감응 태양전지가 보다 넓은 스펙트럼의 광선에 대해 광전변환이 가능하도록 한 것으로서 개발의 한 돌파구(break-through)로 인정받은 쾌거였다.

○ 우리나라는 정부 지원으로 각종 태양전지 관련 기술개발 과제가 수행되어 왔다. 하지만 기술개발 과제가 종료되고, 성공으로 평가되어도 핵심 부품은 수입품에 의존, 소재에 대한 국내 공급업체 부재 등으로 제품의 국산화가 미흡하다. 보다 체계적인 지원으로 연구 개발 결과와 상용화가 조화를 이루어 국내는 물론 세계에서 우리의 제품이 시장을 이끌도록 해야 할 것이다. 중요한 것은 과거와 달리 세계 시장에서 선도하려면 환경영향 개선 기술이 반드시 접목되어야 한다는 것이다.

저자: Reijnders, L.
자료유형: 학술정보