성대 박종혁 교수팀, '염료감응 태양전지' 상용화 신기술 개발 기존 액체·겔형 전해질의 단점 극복한 새로운 전해질 만들어 내

  • ▲ 박종혁 교수(중간)가 학생들에게 태양전지의 특성을 설명하고 있다.ⓒ
    ▲ 박종혁 교수(중간)가 학생들에게 태양전지의 특성을 설명하고 있다.ⓒ

    국내연구진이 차세대 고효율 태양전지로 각광 받는 ‘염료감응 태양전지’의 상용화를 가로막는 ‘액체·겔 전해질’ 문제를 극복할 수 있는 신기술을 개발하는 데 성공했다.

    염료감응 태양전지(DDSC)란 식물의 광합성 원리를 모방한 차세대 태양전지로, 제조공정이 간단하고 일광량의 영향을 적게 받는다는 특장점이 있다. 가격도 실리콘 태양전지의 20~30% 정도에 불과할 만큼 저렴하다.

    그러나 여기에 쓰이는 액체전해질의 높은 휘발성 때문에 상용화에 큰 어려움이 있었다. 대체물질인 겔 전해질은 전지 자체의 효율을 떨어트린다는 단점이 있다.

    성균관대 박종혁 교수(35)가 주도한 연구팀은 균일한 입자 크기를 갖는 고분자 나노소재인 폴리스타이렌을 태양전지의 상대전극에 놓고 폴리스타이렌을 선택적으로 팽윤(물질이 용매를 흡수해 부푸는 현상) 및 용해시킬 수 있는 액체전해질 용매를 조절, 기존 겔형 전해질의 단점을 극복할 수 있는 새로운 전해질을 만들어냈다.

    연구팀이 개발한 고분자 나노소재를 이용한 염료감응 태양전지는 기존의 액체전해질과 동일한 성능을 나타내면서도 수명이 더욱 길어진 것이 특징이다. 현재 국내외 특허 출원이 완료된 이번 연구결과는 향후 염료감응 태양전지 분야의 핵심기술이 될 것으로 전망된다.

    박 교수는 “이번 연구성과는 차세대 고효율 태양전지 개발 선진국과의 격차를 줄일 수 있는 획기적인 기술”이라며 “향후 얇으면서도 효율이 높은 차세대 태양전지의 실용화를 앞당겨 국내외 에너지 시장에 커다란 파장을 일으킬 것으로 기대한다”고 밝혔다.

    이번 연구는 교과부와 한국연구재단이 추진하는 선도연구센터지원사업(NCRC)과 원천기술개발사업의 지원을 받아 이뤄졌으며, 연구결과는 나노과학 분야 권위 학술지인 ‘Nano Letters(인용지수 impact factor 12.186)’ 6일자 온라인 속보에 실렸다.