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태양전지 효율 세계적 수준까지 올랐다

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태양전지 효율 세계적 수준까지 올랐다

2013.05.06 17:35
UNIST 공동연구팀, 태양전지 효율 8.9%까지 향상 기술 개발

최효성 UNIST 친환경에너지공학부 연구원이 태양전지 효율 향상을 위한 실험을 하고 있따. - UNIST 제공
최효성 UNIST 친환경에너지공학부 연구원이 태양전지 효율 향상을 위한
실험을 하고 있다. - UNIST 제공

국내 연구진이 세계 최고 수준에 근접하는 고분자 태양전지 효율을 구현하는 데 성공했다. 이번 기술 개발 덕분에 널리 쓰이고 있는 실리콘박막 태양전지보다 값싸게 만들 수 있는 유기 고분자 태양전지의 상용화에도 한발짝 다가섰다는 평가를 받고 있다.

 
UNIST 친환경에너지공학부 김진영·박수진 교수와 최효성 연구원(공동 제1저자)이 주도한 연구진은 태양빛에너지의 전기에너지전환 효율을 8.9%까지 끌어올리는 기술을 개발했다고 6일 밝혔다. 현재 세계 최고 수준의 효율은 올해 UCLA 연구팀이 발표한 10.6%.


  고분자 태양전지는 얇은 박막으로 만들 수도 있기 때문에 실리콘박막 태양전지에 비해 싸고 제작과정이 간단하다. 고분자가 태양빛을 흡수하면 전자와 정공이 쌍으로 결합한 엑시톤이 만들어지고 여기서 분리된 전자와 정공이 전극으로 이동하는 것이 고분자 태양전지의 원리다.


  상용화 수준의 에너지 효율을 내기 위해서는 태양광을 흡수해 전기에너지로 바꿔주는 활성층과 나노 입자의 거리를 적절히 조절해야 한다. 너무 가까우면 엑시톤이 소실되고 너무 멀어지면 에너지 전환이 어려워지기 때문이다.


  연구진은 자체 개발한 실리카로 은나노 입자를 코팅했다. 그런 뒤 활성층에 얇게 바르고 금속 나노입자의 표면 플라즈몬 공명 현상을 이용해 활성층에서의 태양광 흡수율을 끌어올렸다. 표면 플라즈몬 공명은 금속과 유전체 사이 경계면에서 발생하는 전자들의 진동 현상으로 엑시톤 소실을 최소화하는 데 성공했다.


  김진영 교수는 “이번 연구로 차세대 고효율 태양전지 선진국과의 격차를 획기적으로 줄였다”고 밝혔다.

  이번 연구 결과는 나노과학 분야 학술지 '나노레터스' 4월말 온라인판에 실렸다.

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