고성능 유기 염료 감응성 태양전지

고성능 유기 염료 감응성 태양전지

KISTI 『글로벌동향브리핑(GTB)』 2009-02-17

일본 산업기술종합연수소(AIST)의 코히이로 하라(Kohjiro Hara)와 나가토시 코우무라(Nagatoshi Koumura)는 신에너지 산업기술종합개발기구(the New Energy and Industrial Development Organization)의 과학적 연구를 위한 프로그램(Grants-in-Aid Program for Scientific Research)의 일부로서 유기 염료를 기반으로 하는 고성능 염료 감응성 태양전지를 개발했다. 연구진이 개발한 이 기술은 널리 사용되고 있는 실리콘 태양전지의 높은 제조비용과 고순도 실리콘의 불안정한 공급에 대한 해결책을 제공할 수 있다. 이것은 혁신적 광전기 발생 기술로 지정되었고 충분히 상업화가 되고 태양전지 생산 비용을 매우 감소시킬 것이라고 기대된다. 기존의 염료 감응성 태양전지에 포함된 루테늄 복합물(ruthenium complexes)은 희유금속(rare metal)을 절약하는 차원에서 이 새로운 태양전지에는 사용되지 않았다. 그 대신에 이번 태양전지에는 이온 액체 기반의 전해질을 사용했는데 휘발성 유기 용매 기반의 전해질을 가진 염료 감응성 태양전지에서는 100 시간 이하의 안정성을 보이는데 반해서 이번 전해질을 사용했을 때에는 AM 1.5 G 주사(100 mW cm-2) 아래에서 2000 시간 이상의 매우 좋은 장시간 안정성을 이끌어낼 수 있었다. 더 나아가 이 이온 액체 기반의 전해질을 가진 염료 감응성 태양전지는 AM 1.5 G 주사 아래에서 7.6 %의 높은 태양전지 변환 효율(solar-to-electricity conversion efficiency)을 얻었고 이온 겔(ionic gel) 기반의 전해질에서 5.5 % 변환 효율을 얻었다. 이것은 이온 액체 기반의 전해질을 가진 염료 감응성 태양전지 중에서 가장 높은 성능 중 하나이다. 이 혁신적인 태양열 변환 기술은 곧 상업화가 될 것이라고 연구진은 기대하고 있다. 그림. 유기 염료 감응성 태양 전지의 프로토타입.