[뉴스토마토 이한승기자] 국내 연구진이 차세대 태양전지로 각광받는 염료감응 태양전지에 활용할 수 있는 신개념 친환경성 고분자 전해질을 개발했다.
이번 개발로 염료감응 태양전지의 산업화를 앞당길 수 있을 것으로 기대된다.
한국과학기술연구원(KIST)의 고민재 박사(
사진)팀은 기존의 액체 전해질과 고분자 젤 전해질의 장점을 극대화하고, 값싸고 친환경적인 물을 고분자전해질의 주된 용매로 사용해 고효율성·고내구성을 담보하는 태양전지 기술을 개발했다고 25일 밝혔다.
이번 연구성과는 나노기술 관련분야 최고 학술지인 ACS Nano(IF 12.062) 5월28일자에 게재됐다.
그동안 염료감응 태양전지에 액체전해질을 주로 이용했지만 전해질이나 가스가 새어나오는 누액 문제로 인해 고분자 젤전해질을 사용하려는 시도가 꾸준이 연구됐지만 태양전지의 성능 문제와 함께 높은 점도로 인한 내부로의 침투가 어려운 문제 등으로 인해 상용화에 어려움을 겪어 왔다.
이에 연구팀은 틱소트로피(thixotropy) 성질을 가지는 고분자인 잔탄검(Xantham Gum)을 고분자 젤 전해질에 적용했다.
틱소트로피는 물질의 점도가 시간에 따라 변하는 특성으로 고농도의 콜로이드 용액, 고분자 용액을 흔들어 혼합하는 등 외력을 가하면 유동성을 보이고 외력을 제거하면 유동성이 없어지는 현상을 의미한다.
연구팀은 이같은 특성을 이용해 태양전지 내부 주입 전에는 흔듦과 같은 외력을 줌으로써 점도를 줄여 광전극 나노기공으로의 침투를 용이하게 하고, 침투 후에는 자연스럽게 외력이 제거돼 전해질의 점도를 높여 형태안정성을 유지하도록 했다.
아울러 기존의 유기용매 대신 물을 전해질의 주된 용매로 사용해 가격경쟁력을 확보하고, 소재의 인체 안정성을 확보했다.
고민재 박사는 "이번에 개발된 기술은 초저가 염료감응 태양전지 실용화를 위한 기술적 토대를 마련한 성과"라며 "이미 국내외 특허출원이 완료돼 세계시장에서 산업화 성과를 이끌어낼 계기가 될 것"이라고 강조했다.