가시광 전체 영역의 빛을 흡수할 수 있는 판크로마틱 염료감응 태양전지 기술이 국내 연구진에 의해 개발됐다.

한국과학기술연구원(KIST) 태양전지연구센터 박남규 박사팀은 이 기술에 관한 연구논문을 영국의 권위있는 과학저널 '네이처 머티리얼스(Nature Materials)' 28일자 온라인판에 발표했다.

KIST 연구진의 성과는 염료감응 태양전지에 있어 가시광의 전체 영역을 흡수토록 하는 기술로 모아진다.

염료감응 태양전지는 차세대 태양전지로서 각광받아 왔지만, 이산화티타튬 입자들로 이뤄진 필름에 염료가 흡착돼 있는 구조로 인해 한 가지 염료만 흡착, 넓은 영역의 빛을 활용하기 어려운 문제가 있었다.

이를 해결하기 위해서는 서로 다른 색상을 갖는, 다시 말해 서로 다른 파장의 빛을 흡수하는 염료를 이산화티타늄 필름에 선택적으로 흡착해야 하는데 지금까지 기술로는 실현하지 못했다.

KIST팀은 이번 연구에서 크로마토그래피 원리를 이용해 염료를 선택적으로 흡착하고 탈착할 수 있는 이동상(mobile phase)과 정지상(stationary phase) 물질을 개발, 서로 다른 색상의 염료를 선택적으로 수직 배열하는데 성공했다.

이번 연구는 현재 11% 수준인 염료감응 태양전지의 효율을 획기적으로 높일 것으로 기대된다.

심사위원들도 서로 다른 염료를 선택적으로 배열할 수 있는 매우 독창적 방법을 개발, 판크로마틱 염료감응 태양전지 실현의 새로운 지평을 열었다고 격찬한 것으로 전해졌다.

이번 연구는 KIST 기관고유사업과 교육과학기술부 미래유망파이어니어융합기술연구사업의 지원을 받아 KIST 소속의 순수 국내 연구진만의 노력으로 진행됐다.

박남규 박사(교신저자)의 주도 하에 이경태 연구원(제1저자), 박세웅 연구원(공동저자), 김경곤 박사(공동저자), 고민재 박사(공동저자) 등이 참여했다.

박 박사팀은 2008년에 세계 최고 수준인 11% 효율의 염료감응 태양전지 셀 제조기술을 국내 업체에 이전한 바 있다.