신소재로 차세대 태양전지 효율 1.4배 높이다

Nano Letters지 발표, “태양전지뿐만 아니라 다양한 분야에 광범위하게 활용 가능”

□ 전기가 잘 통하는 탄소를 나노크기로 만들어 결합한 신소재(하이브리드 탄소나노소재)로 차세대 태양전지(염료감응형)의 효율을 높일 수 있는 기술이 국내 연구진에 의해 개발되었다.

○ 김동하 교수(44세, 이화여대)가 주도하고 장윤희 박사과정생(제1저자) 등이 참여한 이번 연구는 교육과학기술부(장관 이주호)와 한국연구재단(이사장 직무대행 김병국)이 추진하는 중견연구자지원사업과 나노소재기술개발사업의 지원으로 수행되었고, 연구결과는 나노과학 분야의 권위 있는 학술지인 ‘Nano Letters’지 온라인 속보(12월 12일자)에 소개되었으며, 1월호에 게재될 예정이다.

(논문명: An Unconventional Route to High Efficiency Dye-Sensitized Solar Cells via Embedding Graphitic Thin Films into TiO2 Nanoparticle Photoanode)

□ 김동하 교수 연구팀은 고분자(분자량이 10만 이상)로 직접 제조한 하이브리드 탄소나노소재를 염료감응형 태양전지에 도입하여 효율을 높이는데 성공하였다.

○ 염료감응형 태양전지는 식물의 광합성 원리를 응용한 태양전지로, 기존에 상용화된 실리콘 태양전지에 비해 제작방법이 간단하면서 경제적이며, 투명하게 만들 수 있어 건물의 유리창 등에 직접 활용할 수 있는 차세대 태양전지이다. 현재 전 세계 연구자들은 염료감응형 양전지의 효율을 높이고 상용화하고자 집중적으로 연구하고 있다.

○ 김 교수팀이 개발한 염료감응형 태양전지는 하이브리드 탄소나노소재를 전지의 한쪽 전극(광전극)에 붙여 전기를 잘 통하게 하면서도 경계면(interface)의 저항을 최소화해, 기존 전지의 효율을 최대 40% 이상 향상시켰다.

○ 또한 연구팀이 제조한 하이브리드 탄소나노소재는 고분자를 기반으로 하여 비교적 쉽게 만들 수 있어, 태양전지를 포함한 다양한 에너지 소자의 전극물질로 다양하게 활용될 수 있다.

□ 김동하 교수는 “이번에 개발된 하이브리드 탄소나노소재를 활용한 염료감응형 태양전지는 전극의 전도성을 향상시켜 태양전지의 효율을 크게 높일 수 있을 것이다. 또한 우리 연구팀의 하이브리드 탄소나노소재는 태양전지뿐만 아니라, 연료전지와 배터리의 핵심 구성요소인 전극소재 및 친환경 가시광 활성 광촉매 분야에도 광범위하게 활용될 수 있을 것으로 기대된다”고 연구의의를 밝혔다.

☎ 02-2100-6829, 교과부 기초연구지원과장 염기수, 사무관 이현중
☎ 02-3277-4517, 이화여자대학교 화학나노과학과 김동하 교수