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염료감응 태양전지의 최대 효율

전문가 제언: ○ 인류의 에너지 소비는 해마다 급속도로 늘어나고 있고 에너지의 90% 이상을 화석 연료에 의존하고 있다. 화석 연료의 매장량이 제한적이라는 사실 외에 화석 연료에서 에너지를 얻을 때 발생하는 탄산가스는 지구 온난화의 주범으로 알려져 있다. 따라서 탄산가스 배출이 없는 청정에너지와 지속 가능한 대체 에너지 개발은 인류의 피할 수 없는 과제다. 지속 가능하며 청정한 에너지로는 태양빛을 이용한 태양전지가 으뜸이다.

○ 현재까지 Si을 기본으로 하는 태양전지 개발이 주를 이루고 있고 선진국뿐만 아니라 우리나라에서도 많은 연구 개발이 진행 되고 있으며 실용화 단계까지 와 있다. 그러나 Si의 매장량도 한계가 있고 또 Si을 제조하는 데는 많은 에너지와 비용이 들어간다. 따라서 Si이 아닌 다른 재료, 혹은 Si과는 다른 개념의 태양전지 개발이 바람직하다. 그중에서 염료감응 태양전지는 신 개념이면서 염료를 실험실에서 자유로이 합성할 수 있기 때문에 몇몇 선진국에서는 많은 노력을 기울이고 있다. 우리도 늦었지만 연구 개발에 박차를 가해야 할 분야이다.

○ 염료감응 태양전지는 아직은 광전환 효율이 낮아서 실용단계로 옮기기엔 이르다. 현재까지 알려진 최상의 전환 효율은 13.7% 정도(Si 단결정 태양전지는 25% 정도)이니 연구 개발하여 개선해야 할 분야가 많다. 본 논문에서는 염료감응 태양전지의 모든 경로를 분석 평가하여 이상적인 염료감응 태양전지에서 얻을 수 있는 최대효율을 계산하였으며 그 방법을 제시하고 있다. 특히 효율 20% 정도를 쉽게 얻을 수 있는 가능성을 이론적으로 제공하고 있다.

저자: By Henry J. Snaith
자료유형: 학술정보