커튼이나 블라인더 표면의 염료가 낮 동안 태양열을 흡수해 저장해두는 ‘염료감응 태양전지 기술’이 국내 연구진에 의해 개발됐다. 그 주인공은 바로 한국과학기술연구원(KIST)의 고민재 광전하이브리드연구센터 박사와 최인식 고온에너지재료연구센터 박사 공동연구팀.
 
염료감응 태양전지는 햇빛을 흡수하는 염료를 이용해 태양에너지를 전기에너지로 바꾸는 장치로 값싼 염료와 나노기술을 이용해 투명하면서도 다양한 색상을 구현할 수 있다. 단 제작과정에서 섭씨 400도 이상의 고온을 가해야 하는 탓에 열에 약한 플라스틱 표면에 만들기 어렵다는 취약점이 있다. 따라서 저온공정을 이용한 플렉서블 태양전지는 에너지 효율이 낮고 구부러지면 광전극에 균열이 생겨 내구성이 나빠지는 한계가 있다.
 
연구팀은 이 같은 문제를 해결코자  고분자 전기방사법과 무기물 나노입자 스프레이법을 동시에 사용, 고분자 나노섬유의 타이타니아 나노입자로 이뤄진 유․무기 하이브리드 광전극 형성기술을 개발했다. 이렇게 만든 플라스틱 염료감응 태양전지는 1000번 이상의 반복적인 휨 테스트에서도 균열 발생과 효율 저하가 거의 없었다. 연구팀이 개발한 태영전지는 유연한 성질을 갖는 고분자 나노 섬유가 외부의 충격을 흡수하는 역할을 했다. 무기물 나노입자를 견고하게 얽어매어 효율 감소를 막고 균열 발생을 근원적으로 억제했기 때문이다.
 
고민재 박사는 “이번에 개발한 유무기 하이브리드 복합 광전극 형성 기술로 투명하고 휘어지는 플렉시블 태양전지를 값싸게 제작할 수 있다”며 “휴대형 전자기기, 건물 창문, 의류, 자동차 선루프, 커튼 같은 곡면 위에도 부착할 수 있다”고 설명했다.
 
이번 연구결과는 에너지 및 환경 분야 권위지인 미국 ‘에너지&환경과학’ 10월호 표지논문으로 게재됐다.
 

김성준 기자 joonreport@gmail.com

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