염료감응 태양전지의 백금 전극을 탄소 소재로 대체하는 신기술이 개발되었다. 이번 기술은 메두사형태의 탄소 나노 재료 합성을 통해 뿔뿔이 흩어지는 탄소재료를 잡아 접착력을 개선했다.
울산과학기술대학교(UNIST, 총장 조무제) 주상훈(나노생명화학공학부, 36), 전용석(친환경에너지공학부, 42) 교수팀과 한국에너지기술연구원(KIER, 원장 황주호)의 한치환 박사(40)의 공동연구로 얻어진 이번 결과는 세계적인 화학 저널인 Chem. Commun. 誌의 2012. 65호 표지 논문으로 7월 20일 소개되었다.[논문명: Highly interconnected ordered mesoporous carbon – carbon nanotube nanocomposites: Pt-free, highly efficient, and durable counter electrode for dye-sensitized solar cells(나노다공성 탄소-탄소 나노튜브 복합체 기반 전극 제조 : 염료감응 태양전지)]
염료감응 태양전지는 이름에서 나타나듯이, 염료가 태양빛에 감응을 하여 전기를 생산하는 기술을 응용한 태양전지다. 식물이 광합성을 할 때 엽록소를 흡수해 에너지를 사용하듯 염료가 빛을 흡수해 전류를 만든다. 염료감응 태양전지는 기존 실리콘 태양전지보다 제작이 간단해 경제적이다.
염료감응 태양전지는 ▲ 염료가 흡착된 산화타이타늄(TiO2)의 광전극 ▲ 백금이 코팅된 반대전극 ▲ 그 사이를 메우는 요오드계 전해질로 이뤄져 있다. 하지만 백금은 가격이 비싸고, 장기적으로는 요오드에 취약해 상용화에 걸림돌이 되고 있다. 백금 대체물질로 각광받고 있는 탄소물질의 경우 탄소사이 뿐 아니라 투명전극과의 접착력이 좋지 않아 태양전지의 장기 안정성을 떨어뜨리는 문제점을 가지고 있었다.
이번에 개발된 나노메두사 형태의 탄소 전극은 활성 면적이 커 기존의 백금을 사용한 염료감응 태양전지와 비교에 성능면에서는 큰 차이를 보이지 않는 반면, 탄소 사이의 연결 고리로 인해 전도성 및 접착력이 매우 우수하며 제조 원가 또한 획기적으로 감소시킬 수 있는 장점으로 인해 염료감응 태양전지의 상용화를 앞당기는 계기가 될 것으로 판단된다.
KIER-UNIST 울산 차세대전지원천기술센터(센터장 이정철)는 출연연-대학의 융합연구 활성화를 위해 지난해 6월 울산시의 지원으로 설립된 공동연구센터이다. 센터는 현재까지 에너지분야에서 국제적으로 상위 10% 이상의 SCI 논문 50편 이상을 출간하였으며 울산시와 함께 지역 에너지산업 활성화를 위한 다양한 사업을 진행중이다.
