태양전지를 매우 얇게 만들면서도 효율을 기존의 2배로 끌어올리는 기술이 나왔다.

교육과학기술부는 성균관대 박남규 교수와 스위스 로잔공대 마이클 그랏첼 교수 등이 유기·무기물 복합 반도체 염료로 박막 태양전지의 광전변환 효율을 10%까지 높이는데 성공했다고 26일 밝혔다.


염료감응형 태양전지는 염료가 빛을 흡수해 전류가 흐르도록 하는 장치다. 그러나 빛 흡수율이 낮아 매우 얇게 만들기가 어려웠다.

최근에는 빛을 잘 흡수하는 양자점(quantum dot·나노미터 크기의 반도체 결정)을 이용하고 있지만 지금까지는 최대 효율이 5∼6%에 불과해 상용화가 어려운 실정이다.

연구팀은 유기물과 무기물이 복합된 하이브리드 반도체 염료를 두께 0.6㎛의 이산화티타늄 필름에 흡착시켰고, '페로브스카이트'라는 특별한 결정 구조를 지닌 염료를 스핀 코팅해 흡착에 걸리는 시간을 1분 이내로 줄였다.

이번에 개발된 양자점 감응 박막 태양전지는 표준태양광 조건에서 9.7%의 세계 최고 효율을 나타냈으며, 500시간 이상 대기 중에 노출돼도 효율이 일정하게 유지되는 안정성을 보였다.

박 교수는 "염료감응형 태양전지에서 기존의 유기염료를 반도체 염료로 대체하면 얇으면서도 효율이 높고 저렴한 차세대 태양전지를 개발할 수 있을 것"이라고 말했다.

이번 연구성과는 네이처 자매지인 '네이처 사이언티픽 리포트(Nature Scientific Reports)' 최신호에 실렸다.