메뉴바로가기본문바로가기

동아사이언스

값 싸고 효율 뛰어난 태양전지 기술 잇따라 나와

통합검색

값 싸고 효율 뛰어난 태양전지 기술 잇따라 나와

2013.05.09 09:46
한국화학연구원 연구팀이 개발한 ‘무기-유기 하이브리드 이종접합 태양전지’의 모습. 국제저널 ‘네이처 포토닉스’에 실렸다.  - 네이처 포토닉스 제공
한국화학연구원 연구팀이 개발한 ‘무기-유기 하이브리드 이종접합 태양전지’의 모습. 국제저널 ‘네이처 포토닉스’에 실렸다. - 네이처 포토닉스 제공

  정부출연연구기관 두 곳이 태양전지 효율을 높일 수 있는 기술을 잇따라 발표했다. 한국화학연구원과 한국기계연구원이 바로 주인공.

 

  한국화학연구원 화학소재연구본부 석상일 책임연구원팀은 기존 태양전지보다 효율을 세계 최고 수준인 12%까지 높인 ‘무기-유기 하이브리드 이종접합 태양전지’ 개발에 성공했다고 8일 밝혔다.

 

  현재 태양전지의 효율은 4~6%가 일반적이고, 고효율 태양전지라고 해도 7~8%에 불과했다. 태양전지는 실리콘이나 유기물질 등으로 만드는데, 실리콘 태양전지는 효율은 좋지만 값이 비싸고, 유기물질 태양전지는 값이 싼 대신 효율이 낮다. 값도 싸고 효율도 높은 연료감응태양전지도 있지만 이는 수명이 짧다는 단점이 있다.

 

  연구진은 태양전지들의 장점만을 결합한 ‘하이브리드’ 태양전지를 개발한 것. 즉, 태양빛을 흡수하는 액체 형태의 무기물질로 만든 ‘광흡수재’로 내부를 채우고, 표면은 전기와 태양빛이 잘 흐르는 고분자 물질을 덧씌워 새로운 태양전지를 만들었다. 이번 기술은 ‘네이처 포토닉스지’ 온라인판 5일자에 실렸고, 국내 관련업체에 기술 이전될 계획이다.

 

  한편 한국기계연구원 나노역학연구실 정소희 선임연구원와 KAIST 나노과학기술대학원 김용현 교수 공동 연구팀은 차세대 태양전지 소재를 안정적으로 만들 수 있는 ‘황화납 양자점’을 합성하는 데 성공했다.

 

  양자점은 나노미터(nm·1nm=10억분의 1m) 크기의 반도체 구조물로, 크기에 따라 흡수하는 빛의 파장이 달라진다는 점에서 태양전지나 바이오이미징 등 다양한 분야에 활용되고 있다. 양자점 태양전지는 유기염료 태양전지보다 공정이 간단하고 비용이 적게 들어 차세대 태양전지로 주목받고 있다. 문제는 양자점의 크기가 커지면 산소나 물과 접촉하는 공간이 늘어나 안정성이 떨어진다는 것.

 

  연구팀은 황화납 양자점 내부의 모양과 에너지를 양자 역학으로 계산한 결과, 크기가 커질수록 모양이 팔면체에서 14개 면을 가진 육팔면체로 바뀌는 현상을 처음으로 규명했다. 모양이 바뀌면서 양자점이 대기 중에서 안정성을 잃게 된다는 것이다. 이를 바탕으로 연구팀은 양자점 표면의 분자를 제어해 대기에 노출돼도 안정한 지름 1.5nm 크기의 황화납 양자점을 합성했다.

 

  이번 연구결과는 ‘미국화학회지(JACS)’ 3월 15일자 온라인판에 실렸다.

태그

이 기사가 괜찮으셨나요? 메일로 더 많은 기사를 받아보세요!

댓글 0

17 + 10 = 새로고침
###
    과학기술과 관련된 분야에서 소개할 만한 재미있는 이야기, 고발 소재 등이 있으면 주저하지 마시고, 알려주세요. 제보하기