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염료감응 태양전지의 현황과 향후 동향
□ 화석연료 고갈과 기후변화에 대한 우려가 커질수록 세계의 에너지 요구에 부응하는 대체 에너지 개발이 요청되고 있다. 이들 기술은 더 환경 친화적 특성을 갖는 풍력, 수력, 태양력 등의 에너지 개발이 폭넓게 연구되고 있다. 염료감응 태양전지(DSSC: dye sensitized solar cell) 또한 그러한 기술의 하나이다.
□ 1991년 이래 DSSC는 높은 광전변환 효율, 가공 용이성, 낮은 제조 원가 가능성 등으로 인해 큰 관심을 모아오고 있다. 지금까지 얻어진 가장 높은 효율은 루테늄 베이스의 염료와 유기 전해질을 활용한 12% 정도이다. DSSC는 태양을 조사함에 따라 염료가 광자(photon)에 의해 여기 되어 전자가 반도체(TiO2) 전도대로 주입된다.
□ 종전에는 10㎝ 정도 크기의 모듈의 효율이 1㎠ 이하 크기의 셀과 비교하여 크게 열세이었으나, 최근에는 모듈 제작기술이 진보하여 그 차이가 작아지고 있다. 그러나 결정계, 화합물계 태양전지와 비교할 때 아직 낮기 때문에 효율 향상을 목표로 하는 연구가 진행되고 있다. 광포집 효율의 향상, 전하분리 효율의 향상, 그리고 전하수집 효율의 향상이 필요하다.
□ 가속실험의 결과이지만 10년 이상의 내구성을 갖는 것으로 보고되고 있다. 봉지에 대하여는 용제 휘발의 방지, 물의 침입 방지가 요구된다. 열화 원인으로서 진입된 물에 의한 티타니아-색소 결합의 절단에 의한 색소의 탈리, 진입된 수분과 Pt의 반응에 의한 Pt의 용해, 전해액 성분의 분해 등이 거론되고 있다. 각각 가수분해가 되기 어려운 소수성 색소의 개발, Pt의 대체 재료로서 카본 전극의 개발, 전해액 성분의 선택 등의 대책이 취급되고 있다.
□ 염료감응 태양전지에는 많은 소재가 관여되고 있다. 시장에 등장되기 위해서는 많은 전공 분야의 연구자의 결집과 협력이 필요하다. 특히 필름 재료에 대한 큰 기대가 모아지고 있다.
※출처: NDSL『ReSEAT 보고서』
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