나노구조 광전극을 가지는 염료감응형 태양전지

전문가 제언

○ 화석이나 무기에너지가 앞으로 50여 년 안에 고갈될 것으로 예상되는 현시점에서 엄청난 양의 에너지가 태양으로부터 지구로 공급되는데 이 에너지의 양은 현재 인류가 사용하는 에너지의 10배에 이른다. 이를 포집하여 인류에게 필요한 에너지를 준비하는 데 광기전 디바이스의 개발이 필요하다. 태양전지는 실리콘 태양전지, 도체 박막을 기반으로 하는 태양전지를 거쳐 현재 염료감응형 태양전지와 유기 반도체 태양전지가 사용되고 있으나 그 효율은 아직 낮아서 개선이 요청되고 있다.

○ 태양전지는 광을 흡수하여 전기로 전환하기 위해 유기염료를 사용하며 염료로 감응되는 n-형 반도체 산화물 필름이 투명한 전도성 유리 기질에 퇴적된 것을 광아노드로 사용하며 이와 평행하게 배열된 백금으로 코팅된 유리 기질을 대극으로 사용한다. 이 두 개의 전극 사이에 액체 또는 고체 전해질을 위치시키고 전도체로 사용하는데 광조사에 의해 생성된 전자는 산화물로 이동한다. 태양전지의 전환효율을 높이기 위하여 광전극으로 사용되는 산화물 필름은 다공성 나노구조를 가져야 할 것이다. 이는 나노구조를 가진 광전극 반도체 필름이 다량의 염료를 흡착시킬 수 있는 넓은 표면적을 가지기 때문이다.

○ 최근 나노스케일의 크기를 가지는 나노구조로 나노입자, 나노와이어, 나노튜브, 나노벨트와 이들의 산화물 집합체 등이 활발하게 개발되었다. 나노구조의 특징은 그 구성단위의 크기가 나노미터 스케일로서 나노구조의 재료는 상응하는 벌크상태에 비해서 그 표면적이 엄청나게 크며 나노스케일의 크기는 전자의 평균 자유 행정의 극한에 해당하므로 광학적으로는 포토닉 밴드 갭을 형성하여 주기성을 가지는 나노구조 포토닉 결정에서 광학적 구속 또는 포토닉 국재화현상이 나타나 태양전지의 광포집 효율의 향상에 결정적인 역할을 할 수 있다.

○ 본고는 산화물 필름의 나노구조화를 위해 시행된 최근의 연구결과를 소개하고 있는데 삼성, LG, SK 등 국내 기업에서 현재 활발하게 추진되고 있는 태양광 에너지 산업의 개발방향에 귀중한 자료를 제공하고 있다.

저자

Qifeng Zhang

자료유형

학술정보

원문언어

영어

기업산업분류

화학·화공

연도

2011

권(호)

6

잡지명

Nano Today

과학기술
표준분류

화학·화공

페이지

91~109

분석자

마*일

분석물

• 나노구조 광전극을 가지는 염료감응형 태양전지.pdf [251,375 byte]

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