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염료감응 태양전지의 기술동향과 과제
□ 고가의 실리콘 태양전지에 대한 대책으로 경제적인 여러 태양전지가 개발되고 있다. 이중 염료감응 태양전지(DSSC), 화합물 반도체 등을 이용한 박막 태양전지가 개발되고 있다. CdTe 및 CIGS 태양전지는 이미 화석연료계의 발전비용보다 낮아졌거나 근접하고 있으며 고효율을 보이고 있으나 원료의 희귀성이나 환경상의 염려를 떨치지 못하고 있다.
□ DSSC는 저렴한 재료비, 용이한 가공성 덕에 발전비용이 다른 태양전지에 비해 크게 유리한 장점이 있어 건물일체형 응용 등에 기대가 크다. DSSC의 변환효율은 기대보다 아직 낮아 실용화 여부가 검증단계에 있다. 1cm2 이상에서 변환효율 10.4%를 공인받았고, 현재 100cm2 정도에서 모듈 효율이 6~8%로 비정질 Si 태양전지의 단일 셀과 동급이다. 금후 고효율, 내구성 향상, 경제적 대모듈 제작 등이 연구의 초점이 되고 있다.
□ 이글에서 일본 Kyushu 공업대학 교수 Hayase Shuji는 DSSC 기술의 기초로부터 염료기술에 의한 고효율 연구 등 기술개발 동향과 금후의 과제를 소개하고 있다. 현재 400~800nm 광흡수대역을 가진 TiO2와 요오드 산화환원 쌍의 이론적 광흡수대역 한계 약 954nm를 넓히기 위한 저자들의 탠덤 하이브리드 태양전지 연구소개가 돋보이고 있다. 비실용적 단순 탠덤화가 아닌 한 셀 내 2매의 전극사용에 의한 탠덤화이다.
□ 제일전극은 단파장 가시광 변환용 종래 전극과 같고, 제2전극은 부유전극으로 스테인리스 메쉬/다공성 티타니아 염료층의 복합막으로 근적외광 변환용이다. 제2전극용 염료개발이 진행 중이고, 제2셀에 TiO2 대신 전도대 준위가 낮은 산화주석 반도체/요오드 산화환원 쌍의 조합 사용을 소개하고 있다. 중복이 없는 폭 넓은 광흡수 파장역이 가능한 것이다. 기타 개방전압의 향상, 내구성 모듈, 열화방지 기술 등이 설명되고 있다.
□ 국내 DSSC 연구에서는 국내 최다 특허 보유 한국전자통신연구원, 11% 초과의 변환효율을 보유한 한국과학기술연구원 등에서 개발기술을 민간기업에 이전 중에 있다. 이밖에 한국전기연구원, 고려대 등의 연구실적이 돋보이나 핵심인 염료연구에 거국적 지원이 필요하다. 민간기업에선 코오롱, 삼성 SDI, 우리솔라, 다이솔티모, 이건창호 등이 활발하다.
※출처:『ReSeat 모니터링 분석보고서』
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