태양광 전기전환 2배 효율 전지 개발

박남규 성균관대 교수팀, 기존 5~6% → 10%로 높여

햇빛을 전기로 바꾸는 효율이 기존 제품보다 2배가량 높은 태양전지가 개발됐다.

성균관대 화학공학부 박남규 교수(사진)팀은 스위스 로잔공대 미하엘 그레첼 교수 등과 함께 광전변환 효율이 9.7%인 반도체 염료(染料)감응형 태양전지를 개발했다고 26일 밝혔다. 광전변환 효율은 햇빛을 전기로 바꾸는 비율인데 유사한 방식으로 만든 기존 제품은 5∼6%에 불과했다. 이번 연구로 값싸고 효율 높은 태양전지 개발에 다가서게 됐다.

태양전지는 재료에 따라 실리콘 등 무기물질로 이뤄진 것과 탄소화합물인 유기물질을 활용한 것으로 나뉜다. 유기물질을 활용한 태양전지는 다시 염료감응형과 유기폴리머 태양전지 등으로 나뉜다. 이 중 식물의 광합성 반응과 유사한 연료감응형 태양전지는 유리창에 붙일 수 있는 집광판 등 다양한 용도로 활용할 수 있어 최근 연구가 활발하다.

문제는 유기물질을 사용하면 광전변환 효율이 떨어진다는 것. 과학자들은 이를 극복하기 위해 효율이 높은 무기재료를 함께 쓰는 방법을 연구해왔다. 박 교수는 “염료감응형 태양전지에서 기존 유기염료를 반도체 등 무기물질로 대체하면 얇으면서도 효율이 높고 싼 차세대 태양전지를 개발할 수 있다”고 설명했다.

박 교수는 “이번에 개발된 태양전지는 세계 최고 효율을 나타냈으며 500시간 이상 대기 중에 노출돼도 효율이 일정하게 유지될 정도로 안정성이 높다”고 말했다.

이 연구는 교육과학기술부와 한국연구재단의 ‘중견연구자 및 글로벌박사펠로십사업’의 지원을 받아 수행됐으며 과학학술지 네이처의 자매지인 ‘네이처 사이언티픽 리포트’ 21일자에 게재됐다.

김규태 동아사이언스 기자 kyoutae@donga.com