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차세대 유기계 태양전지 개발의 미래

전문가 제언: ○ 환경 및 에너지 해결을 위한 태양전지의 보급이 세계적으로 절실한 과제가 되고 있다. 고가로 보급에 문제가 있는 실리콘 태양전지보다 염가의 박막 태양전지기술이 개발되고 있다. 이들은 원료수급, 환경 상 우려를 내포하고 있다. 염료감응 태양전지(DSSC) 등 유기계 태양전지는 대량생산 가능성 및 다양한 응용 면에서 큰 관심을 끌고 있다. 그러나 이들은 상용화에 앞서 변환효율 향상, 내구성 개선 등의 과제를 갖고 있다.

○ DSSC는 현재 서비스 모듈의 에너지 변환효율이 8.4%, 옥외 내구성이 2.5년을 달성하고 있으나 유기박막 태양전지는 이들 면에서 DSSC에 아직 미치지 못하고 있다. 이 글에서 Tokyo대 교수 Hiroshi Segawa는 유기재료의 약점인 옥외 내구성, 느린 전하이동도, 태양광 흡수 스펙트럼의 한계 등을 무기 반도체로 해결하는 미래의 기술을 소개하고 있다.

○ Hiroshi Segawa 교수는 양호한 전자수송, 양자크기효과로 흡수파장 영역을 조절할 수 있는 나노 크기 무기 반도체와 공액계 고분자의 조합, 무기 반도체와 유기분자로 이루어지는 계면착체의 이용을 소개하고 있다. 고가의 Ru 염료 대체를 위한 용해성 폴리티오펜에 의한 TiO2 피복으로 여기자 수명을 해결하는 고분자감응 태양전지 기술도 인상적이다.

○ 한국은 DSSC를 비롯한 유기계 고분자 태양전지에서 세계 일류기술을 보유하고 있다. 고분자감응 태양전지 연구는 부산대, 한남대 등에서 발표하고 있다. 고분자 태양전지 연구는 광주 과기원 등이 세계적으로 인정받고 있다. 한국 DSSC 기술의 선구자 KIST의 박남규팀의 (주)동진쎄미켐에 기술 이전, ETRI의 (주)상보에 DSSC 제조기술 이전 등이 진행 중이다. 코오롱 등 다수 회사가 DSSC에 참여하고 있다. 2009년 7월 지식경제부는 SNOGEN사의 유연성/비유연성 대면적 DSSC 효율 향상, (주)동진쎄미켐의 고신뢰성 DSSC의 모듈 상용화 지원을 결정하였다.

○ 한국은 유기계 태양전지에서 세계적인 연구실적에도 불구하고 장파장 흡수영역을 가진 작은 띠 간격의 전도성 고분자나 염료 등 거대 자본이 필요한 핵심 원료의 국산화가 미진하다. 이들 산업을 정부가 장기간에 걸친 적극 지원으로 녹색산업의 해외 의존도를 줄여야 할 것이다.

저자: Hiroshi Segawa
자료유형: 학술정보