고효율 염료감응형 태양전지, KAIST 고승환ㆍ성형진 교수팀

고승환 · 성형진 KAIST 기계공학과 교수팀은 산화아연 나노구조체를 만드는 기술을 개발하고 이를 염료감응형 태양전지에 적용,에너지 변환효율을 크게 높이는 데 성공했다고 31일 발표했다. 이 연구 결과는 유명 나노 분야 저널인 '나노 레터스'에 실렸다.

염료감응형 태양전지는 광합성을 통해 에너지를 얻는 식물을 모방,태양광을 잘 흡수하도록 고안된 염료를 전극재료에 바르고 여기에 태양빛이 들어오면 전기에너지로 바꾸는 하이브리드 태양전지다.

이 전지는 주로 산화티타늄 나노입자로 구성된 구조체를 전극 재료로 이용하는데,서로 다른 방향의 전하를 갖고 있는 정공 및 전자가 나노구조체를 지나가면서 서로 결합하고 이에 따라 효율이 급격히 떨어지는 단점이 있었다.

연구진은 나뭇잎이 무성한 나뭇가지로 햇빛을 효과적으로 흡수할 수 있도록 한 구조에 착안,산화아연 나노와이어로 합성된 이른바 '나노 나무'와 이들의 집합체인 '나노 숲'을 구현했다. 이 전지는 기존 염료감응형 전지보다 광 변환 효율이 3~5배 높다는 게 연구진의 설명이다.

연구진은 "염료감응형 태양전지에서 산화티타늄 나노다공성 구조체의 효율을 뛰어넘을 수 있다는 가능성을 처음으로 보인 것"이라고 말했다.

이해성 기자 ihs@hankyung.com