유기박막 태양전지의 현황과 향후 전망

전문가 제언

○ 태양에너지 이용방법에는 여러 가지가 있지만 전기로 변환시켜 이용하는 것이 일반적이다. 그러나 태양전지의 변환효율이 낮고 비용이 높아 현재 태양광(열)발전은 세계 전력 수요의 0.015%만을 공급하고 있을 뿐이다. 그러나 무한한 에너지 공급원인 태양에너지를 이용하기 위해 비용 저감을 위한 신기술 개발과 기술 혁신이 활발히 전개되고 있다.

○ 제1세대 단결정 실리콘 태양전지의 최고 효율은 연구실에서 25%, 상업용은 18% 수준이며 이를 이론적 한계인 31%까지 끌어올리는 것이 과제이다. 제2세대 박막 태양전지는 최근 상용화가 시작된 비정질 실리콘, GaAs, CIGS, CdTe 등이 있다. 에너지 변환효율이 제1세대보다 약간 낮지만 제조비용을 크게 낮출 수 있을 것으로 기대되고 있다.

○ 제3세대 태양전지의 제조비용은 제2세대와 유사하지만 재료와 설계를 혁신하여 변환효율을 31% 이상으로 높일 수 있을 것으로 기대된다. 고 효율화 방법은 캐리어(carrier) 배증, hot electron 취출, 다중접합, 태양광 집광 등인데 아직은 기초연구단계에 있다. 현재는 제2세대의 범주를 달성하는 것을 목표로 하고 있다.

○ 지금까지 유기반도체 태양전지는 여러 가지 형태가 보고되고 있으나 습식 염료감응형과 유기박막을 이용한 고체고분자 도포형이 대표적이다. 염료감응형은 에너지 변환효율이 높지만 고가의 Ru색소가 필요하기 때문에 실용화에 여러 가지 문제가 남아 있다. 고분자 도포형 유기박막 태양전지는 반도체성 폴리머(전자공여체)와 플러렌 유도체(전자수용체)를 이용한 것으로서 단일 전지에서 5~6%, 1층이 추가된 탠덤구조에서는 최고 6.5%의 에너지 변환효율이 보고되고 있다.

○ 유기반도체 태양전지는 고분자이기 때문에 고순도 제품을 얻기가 어렵고 분자 수준의 정밀한 구조 제어가 불가능하다는 본질적인 문제가 있다. 그러나 고 효율화에 성공한다면 제3세대 태양전지 그룹에 포함될 수 있다. 지금까지 주류를 이루고 있던 고분자 도포형 유기박막 태양전지에 추가하여 저분자 도포형 유기박막 태양전지 연구가 새롭게 추진될 것으로 기대되고 있다.

저자

Yuji Yoshida

자료유형

학술정보

원문언어

일어

기업산업분류

에너지

연도

2012

권(호)

91(5)

잡지명

日本エネルギ―學會誌

과학기술
표준분류

에너지

페이지

376~381

분석자

오*섭

분석물

• 유기박막 태양전지의 현황과 향후 전망.pdf [350,341 byte]

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