차세대 에너지원으로 주목받고 있는 염료감응형 태양전지의 효율을 높일 수 있는 나노구조 산화티타늄 전극소재 제조기술이 국내 연구진에 의해 개발됐다.

한국과학기술원(KIST, 원장 금동화) 에너지재료연구단 김동영, 조성무 박사팀이 개발한 이 기술은 전기방사와 전기분사법을 이용해 태양전지용 나노구조 산화티타늄 전극소재를 적은 비용으로 손쉽게 대량생산할 수 있는 신기술이다.

연구진은 최근 국내기업 (주)AMO와 이 기술 상용화를 위한 기술이전계약을 체결했다.

전기방사법과 전기분사법은 나노구조의 고분자, 금속산화물 등을 손쉽게 제조할 수 있는 새로운 방법이다.

나노섬유구조를 이용한 미세기공 필터, 분리막, 생체배양배지 뿐만 아니라 센서전극, 이차전지전극, 태양전지전극, 수퍼캐퍼시터 등의 전자재료로서도 많은 개발이 이루어지고 있다.

특히 이 방법은 다양한 기판에 직접 활성전극을 제조하는 것이 가능해 기존의 페이스트 방법에 의해 제조하는 태양전지 전극에 비해 공정이 간단하다.

염료감응형 태양전지는 현재 액상 전해질을 사용하고 있으지만 향후에는 안정성이 높은 겔형, 고체형 전해질로 교체될 것으로 전문가들은 내다보고 있다.

이 경우 두께 10미크론 이상의 기존 산화티타늄 전극은 전해질이 충분히 침투하지 못하지만 이번에 개발된 전극 소재는 침투가 매우 용이한 다공성 구조이기 때문에 겔형과 고체형 전해질에서 높은 효율을 구현할 수 있다.

이 전극 소재를 사용한 염료감응형 태양전지는 겔형, 고체형 전해질에서 기존 6%보다 높은 8%대의 효율을 나타낸다.

염료감응형 태양전지는 기존 실리콘계 혹은 화합물반도체계 태양전지에 비해 생산원가가 저렴하고 공정이 간단해 저가의 차세대 에너지원으로 주목받고 있다.

이는 감응 염료가 흡착돼 있는 산화티타늄 광전극과 상대전극, 그리고 양전극 사이의 전해질에 의해 구동되는 광전기화학 태양전지에 속한다.

이 가운데 산화티타늄 전극은 태양광을 받아서 전자를 발생시키는 핵심소재이다.

이번에 개발한 나노구조 태양전지 전극 제조기술과 관련해 13건의 국내외 특허를 출원중인 김동영 박사는 "염료감응형 태양전지 전극 제조의 독창적인 원천기술을 개발해 기술 경쟁력을 확보했으며 향후 다양한 분야에서 활용될 것"이라고 말했다.