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첨단기술정보

고효율 메조슈퍼구조 태양전지

전문가 제언: 태양전지는 태양에너지를 전기에너지로 변환하는 효율적인 방법이지만 상업용 실리콘 태양전지에서 생산된 전기의 비용은 초고순도 실리콘 생산에 필요한 높은 에너지 때문에 화석연료에서 얻은 전기에 비해 수 배 높다. 실리콘 태양전지의 대안의 하나로 비용이 적고 제작이 용이한 염료감응 태양전지가 있다. 최근에 Snaith와 공동연구자들은 전력변환효율 12%를 넘는 새로운 형태의 메조슈퍼구조 태양전지를 개발했다.

반도체 재료의 염료감응에 대한 연구 1960년대에 시작되었으나 염료감응 태양전지의 실질적인 가능성은 1991년에 O'Regan과 Gratzel에 의해 입증되었다. 그들은 반도체 필름으로서 나노입자 TiO2의 높은 표면적과 염료감응 태양전지의 감응제로서 3핵 루테늄 염료를 사용하여 AM(Air Mass) 1.5 조건 하에서 한 단계 도약한 약 1~7%의 전력변환효율을 달성했다. 또한 이 성과는 20년 동안 메조다공성-나노입자-TiO2 필름, 염료, 비수용매(nonaqueous solvent) 내의 I3-/I- 산화환원 셔틀을 이용한 최첨단 염료감응 태양전지의 기반이 되었다.