태양전지용 차세대 전극 개발

국내 연구진이 태양전지에 사용되는 효율성 높은 차세대 전극을 개발했다.

교육과학기술부는 문준혁 서강대 화공생명공학과 교수 연구팀이 정렬된 3차원 나노 기공(구멍) 구조의 염료감응형 태양전지 전극을 만드는 데 성공했다고 25일 밝혔다.

염료감응형 태양전지는 한쪽 전극(광전극) 표면에 흡착된 염료가 빛을 받아 전자를 생성하면, 이 전자가 다른 쪽 전극으로 이동하면서 전류를 공급하는 구조로 돼 있다.

보통 빛을 전자로 바꾸는 염료를 산화티타늄(TiO2)에 입혀 광전극을 만드는 데, 염료를 나노 입자 형태로 코팅하는 기존 방식에서는 나노 입자와 기공이 무질서하게 배열되는 문제 때문에 효율 개선에 한계가 있었다.

전극은 구멍이 많은 ''다공질'' 구조일수록 전해질과의 접촉 면적이 넓어지고, 구멍의 배열이 질서정연할수록 전자가 더욱 원활하게 움직일 수 있어 효율성이 높아지기 때문이다.

연구진은 이번 연구를 통해 빛의 간섭현상을 이용한 3차원 패턴을 기본으로, 수십~수백 나노미터(㎚;10억분의 1ｍ) 크기 기공이 3차원으로 정렬된구조의 전극을 개발했다.

이 논문은 재료분야의 국제적 학술지 ''어드밴스드 머티리얼즈'' 5월18일자 온라인판에 실렸다.