태양전지 고효율화 기술로서 표면 플라즈몬의 가능성

전문가 제언

○ DSC(Dye-sensitized Solar Cell: 색소증감 태양전지)는 색소의 광 흡수에 의한 에너지 변환장치이며 최대 11%의 에너지 변환효율이 보고되고 있어 거의 비정질 실리콘 태양전지의 효율에 접근하고 있다. 제조공정에서도 진공장치를 이용하지 않기 때문에 낮은 제조비용을 기대할 수 있다. 또한 최근 실리콘의 수요가 높아지고 있기 때문에 실리콘을 사용하지 않는 차세대 태양전지로서도 기대가 크다.

○ 현재의 DSC는 1991년에 O'Regan과 Gratzel이 발표한 구성을 기초로 하고 있다. 그 후 고효율과 내구성 향상을 위해 투명도전막, 반도체, 색소, 전해질, 대극에 대한 개발과 개량을 거듭하면서 발전해 왔다. 최근에는 모듈구조와 내구시험에 대한 연구가 증가하면서 실용화를 위한 노력이 꾸준히 진행되고 있다. 현재 고효율 DSC 제조로는 투명 도전막 위에 나노크기의 다공질 산화티탄 전극을 만들어 Ru계 색소를 흡착시키는 것이 있다.

○ 현재까지는 산화티탄을 사용하는 연구에 집중되고 있다. 고효율 DSC는 산화티탄 전극으로 제작하고 있다. 그 외의 산화물 반도체 ZnO, SnO2, In2O3, WO3, Nb2O5에 대한 연구도 보고되고 있지만 산화티탄보다 더 양호한 것은 아직까지 발견되지 않고 있다. DSC의 변환효율을 향상시키는 방안으로 이중구조의 도입이 있는데 2개의 전극에 흡수파장영역이 다른 색소를 각각 담지하여 전기적 병렬로 접속한 셀(cell)이 있다. 이러한 셀의 장점은 높은 에너지 광자는 높은 에너지 전자를 만들어내고 낮은 에너지 광자는 낮은 에너지 전자를 만든다는 점이다.

○ 위에서 언급한 바와 같이 DSC는 반도체 산화물 표면에 붙어 있는 염료가 빛을 받아 산화물에 전달할 때 전기를 생산하는 기술로서 제조원가가 낮으며 다양한 형태로 가공이 가능하여 차세대 기술로 주목을 받고 있다. DSC는 저가의 소재를 사용하면서 제조공정이 쉬워 실리콘 태양전지에 비해 대폭적인 비용절감이 기대된다. 또한 전극기판 재료나 색소를 바꾸면 형상이나 색채를 다양하게 할 수 있다. 우리나라에서도 한국전자통신연구원 등에서 실리콘 태양전지를 대체하기 위한 DSC 연구가 지속적으로 이루어지고 있다.

저자

Ihara Manabu

자료유형

학술정보

원문언어

일어

기업산업분류

에너지

연도

2009

권(호)

57(11)

잡지명

工業材料

과학기술
표준분류

에너지

페이지

56~60

분석자

오*섭

분석물

• 태양전지 고효율화 기술로서 표면 플라즈몬의 가능성.pdf [500,537 byte]

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