염료감응 태양전지에 고분자 전해질과 페로브스카이트 사용의 득실

전문가 제언

○ 염료감응 태양전지(DSSC)는 고순도가 필요 없도록 기능을 분리시킨 덕에 저렴한 재료 사용이 가능한 3세대 태양전지 기술인데 최근 13%대의 변환효율(PCE)을 달성하였다. 약점은 액체 전해질인데 본문은 이의 해결책으로 고상 고분자 전해질과 페로브스카이트 사용의 득실을 논하고 있다. 고분자 전해질은 점도가 높아 다공성 TiO2 내 침투가 어려운 것이 문제였다. 액체 모노머 사용에 의해 쉽게 침투 후, 수 min 내 제자리 광중합으로 내구성과 이온전도도를 높인 것이 유망 최신기술이다.

 

○ DSSC의 Ru계 염료는 흡광도가 낮아 2012년 이보다 흡광도가 10배 높은 이온 결정성 유기금속할라이드 페로브스카이트 재료의 성공적 채택으로 페로브스카이트 태양전지(PSC)가 나타나 현재 PCE는 20.1%이다. PSC는 2009～2011년 초기 안정성 부족 해결과 현 PCE까지 성균관대 박남규 교수 팀과 한국화학연구원(KRICT) 석상일 팀의 공헌에 절대적으로 힘입었음이 세계적으로 알려진 사실이지만, Si 태양전지와 동등한 성능에 근접하자 납 독성, 비용, 안전성의 세 약점이 크게 거론되고 있다.

 

○ 본문에서 저자는 DSSC에서 고분자 전해질과 염료를 대체한 페로브스카이트의 장단점을 논하고 단점 해결책을 설명하고 있다. 납 독성 관계는 본 분석자가 유럽의 환경 규정상으로 예외에 해당될 수 있음을 소개하였다(변선호, 전기전자재료학회논문지, 제27권 제12호, pp.776～791, 2014년). 본문은 사용 후 자동차 배터리 납 재처리 방안을 알리고 있다.

 

○ H3NH3PbI3형 페로브스카이트는 습기에 노출 시 독성 전구체 PbI2(또는 PbCl2)을 만드는데, 2013년 조성에 의한 해결 가능성이 보였다. KRICT의 노준일 등은 캡슐 없이 요오드의 20%를 Br으로 대체한 실온 내습성 안정성 연구에서 PCE가 초기보다 저하하지 않음을 보고하였다. 상대 습도 35%(1일만 55%) 대기 중 20일 간이었다. 동일 조성 셀은 고성능 HTM 사용으로 PCE 16.2%를 달성했다. 수명 20년 이상 내후성 태양전지에는 고분자 사용보다 글라스 프리트로 밀봉한 글라스 캡슐이 필요하고 독일의 DSSC 및 PSC 실례가 있다(변선호의 상술 동일보고).

저자

Federico Bella

자료유형

니즈학술정보

원문언어

영어

기업산업분류

에너지

연도

2015

권(호)

175()

잡지명

Electrochimica Acta

과학기술
표준분류

에너지

페이지

151~161

분석자

변*호

분석물

• 염료감응 태양전지에 고분자 전해질과 페로브스카이트 사용의 득실.pdf [577,382 byte]

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