염료감응형 태양전지의 효율 향상 가능
연구결과는 재료분야 국제적 학술지 '어드밴스드 머티리얼즈'에 온라인 게재됐다. 차세대 태양전지 중 하나인 염료감응형 태양전지는 한쪽 전극 표면에 붙은 염료가 빛을 받아 전자를 생성하면 이 전자가 다른 쪽 전극으로 이동하면서 전류를 공급하는 구조다.
하지만 기존에는 나노입자와 기공의 무질서한 배열로 인해 전극 내부 전자 전달이 효과적으로 이뤄지지 못하는 등 효율 향상에 한계가 있었다. 이에 연구진은 3차원 빛 패턴을 이용해 재료를 깎는 공정 등을 거쳐 수십 나노미터 직경의 나노입자 기공이 잘 정렬된 3차원 구조의 전극 소재를 개발했다.
문준혁 교수는 "연구 결과를 통해 신개념의 3차원 전극소재 기술을 확보했으며, 3차원 전극 개념은 태양전지뿐 아니라 다른 다양한 에너지 소자에도 적용될 수 있을 것으로 기대된다"고 말했다.
한편 염료감응형 태양전지는 식물의 광합성 원리를 응용한 태양전지로, 실리콘 기반의 기존 상용 태양전지보다 효율이 높고 제작이 간단해 경제적이다. 특히 투명하게 제작할 수 있어 건물의 유리창 등에 직접 적용이 가능한 차세대 태양전지로 많은 연구가 진행되고 있다.
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김지영 기자
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