박종혁 성균관대 교수팀 “유리창·지붕 등에 활용”

박종혁 성균관대 교수팀이 차세대 고효율 태양전지로 주목받는 염료감응 태양전지의 상용화에서 가장 큰 걸림돌로 작용했던 소재 문제를 해결했다.

박 교수는 15일 “자체 개발한 고분자 나노소재를 이용해 염료감응 태양전지를 만들 수 있는 새로운 방법을 개발했다.”고 밝혔다. 연구결과는 나노과학 분야 권위지인 ‘나노 레터스’ 최신호에 실렸다.

염료감응 태양전지는 식물의 광합성 원리를 이용한 태양전지다. 현재 상용화된 실리콘 태양전지에 비해 제작방법이 간단하다. 식물의 잎에서 광합성을 할 때 천연염료인 엽록소가 빛을 흡수한다는 점에 착안, 인공적으로 합성된 염료분자를 태양전지에 적용한 것이다.

특히 투명하게 만들 수 있어 건물의 유리창이나 지붕 등에 직접 활용할 수 있다. 염료감응 전지는 두 개의 전극과 그 사이를 채우고 있는 전해질로 구성되는데 휘발성이 높은 액체 전해질을 사용해야 하는 원리 때문에 대량생산에 어려움이 있었다.

이 같은 문제를 해소하기 위해 일부에서는 겔(점성이 있는 물질) 전해질을 사용하는 대안을 내놓았지만 겔의 경우 공정이 복잡하고 태양전지의 수명을 떨어뜨리는 또 다른 문제를 낳았다.

박 교수팀은 입자 크기가 똑같은 고분자 나노소재인 ‘폴리스타이렌’을 염료감응 태양전지에 올린 뒤 선택적으로 부풀어 오르게 하거나, 액체 전해질의 용매를 조절하는 신개념 전해질을 만들었다. 박 교수는 “새로 개발된 전해질은 기존의 액체 전해질과 동일한 성능을 나타내면서도 수명이 훨씬 길어진 것”이라면서 “미국이나 유럽 등 차세대 고효율 태양전지 시장에서 앞서가고 있는 선진국들을 따라잡을 수 있는 기술”이라고 평가했다.

박건형기자 kitsch@seoul.co.kr