태양전지의 효율 향상을 위한 재료과학

전문가 제언

○ 태양전지의 동작은 기본적으로 빛의 흡수에 의한 전자-정공 쌍 또는 엑시톤의 생성, 전하 운반체의 분리, 운반체의 외부로의 추출이다. 태양전지의 세 가지 주요 연구 분야는 기존의 태양전지 기술의 비용절감 및 효율 향상, 새로운 태양전지 구조 설계에 기반을 둔 새로운 기술의 개발, 새로운 광흡수 및 전하 운반체 재료의 개발이다. 본고에서는 유망한 지속가능 에너지원인 태양전지의 효율 향상 및 비용 절감을 위한 재료과학에 대해 검토한다.

○ 현재 태양전지 재료에는 단결정 실리콘, 다결정 실리콘, 비정질 실리콘, CdTe, CIGS(Copper Indium Gallium Selenide), 유기 염료 등이 사용된다. 대부분의 태양전지는 웨이퍼 형태의 벌크 실리콘으로 만들어지는데 변환효율이 높지만 웨이퍼 제조비용이 높은 문제가 있다. 기판에 증착한 실리콘 박막, 유기 염료, 유기 폴리머 등을 이용한 박막 태양전지는 효율이 낮지만 가격과 응용 측면에서 상당히 유리하다.

○ 우리나라는 일본, 독일, 미국 등이 기술을 주도하고 중국, 대만 등이 대량생산을 주도하는 상황에서 어려움을 겪고 있지만 삼성, LG, 한화그룹 등이 사업을 적극 추진하고 있으며 각 대학 및 연구소 등에서 태양전지의 효율 향상 및 비용 절감을 위한 새로운 재료, 구조 및 공정 개발을 위한 연구가 이루어지고 있다. 정부도 2011년부터 고효율 대면적 박막 태양전지 기술을 5대 미래산업 선도 기술의 하나로 선정하여 기술 개발을 지원하고 있어 조만간 격차를 줄일 수 있을 것으로 기대한다.

○ 최근의 국내 연구개발 사례로는 음이온 계면활성제를 이용한 염료감응 태양전지의 효율 향상(포스텍), 산화물 나노막대를 이용한 박막 태양전지(성균관대), 아세틸렌 블랙을 사용한 염료감응 태양전지(충남대), 금속 나노입자의 플라즈몬 현상을 이용한 유기 박막 태양전지(KAIST), 염료감응 태양전지용 페놀 수지(포스텍), 홍합성분을 이용한 염료감응 태양전지(성균관대/KIST), 전도성 고분자기반 염료감응 태양전지(연세대) 등이 있다.

저자

Nilofar Asim, Kamaruzzaman Sopian, Shideh Ahmadi, Kasra Saeedfar, M.A. Alghoul Omidreza Saadatian, Saleem H. Zaidi

자료유형

학술정보

원문언어

영어

기업산업분류

전기·전자

연도

2012

권(호)

16

잡지명

Renewable and Sustainable Energy Reviews

과학기술
표준분류

전기·전자

페이지

5834~5847

분석자

송*택

분석물

• 태양전지의 효율 향상을 위한 재료과학.pdf [364,776 byte]

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