KIST, 염료감응형 광증폭형 태양전지 개발

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KIST, 염료감응형 광증폭형 태양전지 개발

2009년 6월 3일 (수) 11:23:00

KIST, 염료감응형 광증폭형 태양전지 개발

한국과학기술연구원(KIST) 하이브리드재료연구센터 이현정 박사팀이 4월 13일 광결정 구조를 이용, 빛을 증폭시켜 발전 효율을 높일 수 있는 염료감응형 광증폭형 태양전지를 개발했다.
기존의 염료감응형 태양전지가 감광염료로 코팅된 이산화티타늄(TiO₂) 입자로 무질서하게 연결된 전극구조를 갖고 있는 데 비해 이번에 개발된 기술은 서로 다른 투명재료가 빛의 파장 정도의 공간적 주기성을 가지는 격자 형태의 구조인 광결정 구조를 이용함으로써 특정 파장의 빛을 선택적으로 가둘 수 있고, 전해질과 전자의 효율적 전달을 가능케함으로써 광증폭 효과를 보이는 태양전지를 구현할 수 있게 된 것이다.
과거 소수의 연구 그룹에서 이러한 개념의 태양전지에 대한 이론적 메카니즘을 제시한 적은 있었지만, 실험적으로 성공한 그룹은 없었으며 대부분 0.6% 이하의 매우 낮은 효율을 보였을 뿐이다. 기존의 그룹들의 광결정 구조는 대부분 이산화티타늄의 전구체를 이용한 솔-젤 반응 후 고온 소결 공정을 적용하였는데, 반응 중 부산물이 많이 생겨 대면적으로 조밀한 구조를 실험적으로 구현하기가 어렵기 때문이었다.
이현정 박사팀은 이번 연구에서 입자 간 빈 공간을 효과적으로 채울 수 있는 나노미터 수준의 이산화티타늄 입자를 활용함으로써 조밀한 역오팔 구조의 광결정 물질을 제조했으며, 광결정 구조를 이루는 고분자 희생입자 크기를 조절함으로써 염료감응 태양전지에서 활용되는 빛의 파장을 선택적으로 활용하여 기존 연구결과에 비해 획기적으로 향상된 3.0~3.5%의 발전효율을 달성했다.