韓 연구진, 휘어지는 투명 태양전지 개발

국내 연구진이 무기물 나노입자를 이용해 저온에서 제작하는 휘어지는(플렉서블) 염료감응 태양전지 기술을 개발했다.

한국과학기술연구원(KIST)은 광전하이브리드연구센터 고민재 박사연구팀이 ‘저온(150도 이하)에서도 제작 가능하고, 투명하면서도 휘어지는 플라스틱 염료감응 태양전지 기술’을 개발했다고 4일 밝혔다.

염료감응 태양전지는 식물의 광합성 원리와 나노기술을 이용해 투명하면서도 다양한 색상을 낼 수 있다. 다만 많은 전기를 생산하기 위한 광전극 입자 연결을 위해 섭씨 450도 이상의 고온에서 굽는 공정을 반드시 거쳐야 한다.

이에 기존 기술을 이용해 휘어지는 염료감응 태양전지를 만들려면 열에 약한 플라스틱 기판 대신 무겁고 불투명한 금속 기판을 사용해야 했다.

연구팀은 이러한 문제를 해결하기 위해서 고온의 열처리 공정 대신 무기물 나노풀입자 (nanoglue)을 이용해 저온에서도 기존의 광전극 입자를 서로 연결시키는 방법을 개발했다. 세라믹 광전극입자와 무기 나노풀입자 표면에 존재하는 수산화기 반응기에 주목해 이들간 화학적 결합을 유도, 광전극을 형성시켰다는 설명이다.

나노풀입자를 이용하면 전자전달 속도가 빨라져 기존 대비 약 20%의 효율 증가를 기대할 수 있다. 현재 연구팀은 풀입자를 이용한 저온공정 태양전지 기술을 바탕으로 8% 이상의 고효율 플라스틱 염료감응 태양전지 기술을 개발 중이다.

고민재 박사는 “나노 풀입자를 이용하면 높은 열과 많은 에너지를 가하지 않고도 플라스틱 기판 염료감응 태양전지를 값싸게 제작할 수 있다”며 “산업화를 앞두고 있는 염료감응 태양전지의 응용의 폭을 넓히는데 기여할 수 있을 것”이라고 말했다.

해당 연구성과는 나노기술분야 권위학술지 나노스케일(Nanoscale) 6월호 표지논문으로 선정, 게재됐다.