차세대 태양전지인 염료감응형 태양전지의 성능을 3배 이상 높일 수 있는 방법이 개발돼 에너지 생산 효율을 크게 높일 것으로 기대된다.

한국연구재단은 21일 충남대 윤순길 교수(52·사진) 연구진이 상온에서 탄소나노튜브에 연구팀의 독창적인 방법(NCD)으로 나노복합체를 형성해 태양전지의 전기화학적 성능을 3배 이상 향상시켰다고 밝혔다.

염료감응형 태양전지는 식물의 광합성 원리를 응용한 태양전지로, 실리콘 기반의 기존에 상용하는 태양전지와 비교해 효율이 높고 제작이 간단하면서 경제적이다. 또 투명하게 제작할 수 있어 건물의 유리창 등에 직접 활용할 수 있는 차세대 태양전지로 전 세계 연구자들의 주목을 받고 있다.

그러나 염료감응형 태양전지의 박막 증착공정 중에서는 화학증착법(CVD)이 가장 우수한 제조방법이지만 박막을 증착할 때 섭씨 200도 이상의 고온이 필요하고, 섬유나 종이와 같은 곳에는 증착할 수 없는 단점이 있었다.

하지만 윤 교수 연구팀의 나노클로스터증착법(NCD)을 이용하면 화학증착법의 장점에 저온(상온)에서도 증착할 수 있어 다양한 재료에 자유자재로 적용할 수 있다.

그동안 전 세계 연구자들은 나노복합체를 이용해 광 전기화학의 성능향상을 위해 꾸준히 연구해왔으나 약 30%의 효율에 그친 반면에 이번 연구로 탄소나노튜브에 NCD법으로 나노복합체(산화티타늄과 산화인듐주석)를 적층해 효율을 70%까지 획기적으로 향상시키는데 성공했다.

윤순길 교수는 “이번 연구결과는 염료감응형 태양전지에 활용돼 에너지 생산효율을 크게 높일 뿐만 아니라 광 촉매제로도 사용돼 물로부터 수소와 산소를 생산하는 효율을 극대화할 수 있을 것으로 기대한다”고 밝혔다.

한편 이번 연구결과는 재료분야의 권위 있는 학술지인 ‘Advanced Materials’지에 온라인 속보(11월 7일)로 게재됐으며, 나노 클러스터 증착법(Nano-Cluster Deposition)은 기존의 박막증착기술을 뛰어 넘는 신개념의 증착법으로 윤 교수팀이 독자적으로 개발해 한국과 미국에 특허 등록을 했다.

/육심무기자