저온공정 플라스틱 태양전지 개발

접착제 역할 나노입자 이용 풀바르듯 광전극 제조
KIST 고민재 박사팀 “태양전지 싼값에 제작 가능”
낮은 온도에서 풀을 바르듯 태양전지 광전극을 만드는 기술이 개발됐다.

한국과학기술연구원(KIST, 원장 문길주) 광전하이브리드연구센터 고민재 박사(사진)팀은 풀 같이 접착제 역할을 하는 나노입자를 이용, 높은 열을 가하지 않고 플라스틱 염료감응 태양전지 광전극을 만드는 기술을 개발했다고 4일 밝혔다.

염료감응 태양전지는 식물의 광합성 원리를 응용, 투명하면서 다양한 색상을 내는 장점이 있지만 섭씨 450도 이상에서 굽는 공정이 필요해 에너지가 많이 들어간다는 단점이 있다. 전기 생산을 위한 광전극을 만들려면 광전극 입자들을 연결시켜야 하는데, 이때 고온이 필요하기 때문이다. 진흙으로 벽돌이나 도자기를 만들기 위해 고온에서 굽는 과정과 비슷하다. 이 때문에 열에 약한 플라스틱 기판 대신 무겁고 불투명한 금속 기판을 써야 했다.

연구팀은 이 문제를 해결하기 위해 무기물 나노입자를 이용해 150도의 저온에서 광전극 입자를 서로 연결시키는 방법을 개발했다. 세라믹 광전극입자와 무기 나노입자가 화학적으로 결합함으로써 잘 연결된 광전극을 만들도록 한 것.

특히 이 기술을 이용하면 전자전달 속도가 빨라져서 기존 기술 대비 효율이 약 20% 높아질 수 있다고 연구진은 설명했다. 연구팀은 현재 이 입자를 이용해 8% 이상의 에너지효율을 내는 플라스틱 염료감응 태양전지 기술을 개발하고 있다.

고민재 박사는 "이 기술을 이용하면 플라스틱 기판 염료감응 태양전지를 값싸게 제작할 수 있어 태양전지 응용 폭을 넓히는데 기여할 것"이라고 말했다.

이 연구성과는 나노기술 분야 권위지인 '나노스케일(Nanoscale)' 6월호 표지논문으로 게재됐다.

안경애기자 naturean@