휴대전화도 태양광으로 충전을
휴대전화도 태양광으로 충전을
  • 차진세 수습기자
  • 승인 2009.05.30
  • 호수 1297
  • 댓글 0
이 기사를 공유합니다

투명하고 모양 변화 자유로운 염료감응 태양전지

‘태양전지’라 하면 대부분은 지붕 위에 넓게 펼쳐진 빛이 반사되는 전지판을 떠올린다. 태양전지 중 가장 대중화된 실리콘전지의 모습이다. 하지만 실리콘전지는 설치 및 유지비용이 비싸며 태양 입사각에 제한이 많아 흐린 날에는 사용할 수 없다. 또 제조공정 중 유해물질이 배출돼 환경에도 악영향을 미친다.

실리콘전지의 대안으로 ‘염료감응 태양전지(이하 DSC)’가 새롭게 각광받고 있다. DSC가 발전하는 원리는 식물의 광합성과 유사하다. 식물이 엽록소를 통해 에너지를 얻는다면 DSC는 염료의 전자이동을 통해 전기에너지를 얻는 다. 염료 쪽의 전극이 가시광선을 받으면 염료에서 전자가 방출된다. 방출된 전자는 외부회로를 따라 반대편 전극으로 향한다. 전자가 방출된 전극은 전해질 내의 요오드 이온이 산화돼 발생하는 전자를 받아 환원된다. 이렇게 산화-환원 과정이 반복되며 전기에너지가 생성된다.

DSC는 전해질의 종류에 따라 액체형, 젤(gel)형태인 준고체형, 고체형으로 분류된다. 액체형의 태양광에너지 변환 효율은 10%정도로 높지만 전해액의 누출 문제와 전해액의 휘발성 문제 때문에 장시간 사용은 불가능하다.

반면에 고체형은 변환 효율은 액체형에 비해 떨어지지만 안정성이 높고 제조공정이 단순해 비용을 절감할 수 있다. 최근에는 개발 방향이 액체형에서 고체형으로 옮겨가고 있는 추세다. 개발 초기엔 1~2%에 불과했던 고체형 DSC의 변환 효율이 기술 개발로 4~5%까지 올라 액체형의 변환 효율 수준에 근접했다.

기존의 실리콘형 태양전지는 변환 효율이 20% 이상으로 DSC를 능가한다. 그렇지만 DSC는 투명성과 유연성이 뛰어나고 다양한 색상을 선택할 수 있어 실리콘형보다 다방면에 활용할 수 있다. 강용수<공대ㆍ응용화학공학과> 교수는 “DSC는 모양을 쉽게 변화시킬 수 있고 저용량 발전에 적합해 향후 전자책, MP3, 휴대전화 등의 보조전력으로 사용할 수 있을 것”이라고 전망했다.

강 교수의 전망이 현실이 되기 위해서는 DSC의 유연성 문제가 개선돼야 한다. DSC의 유연성을 높이려면 제조온도를 높여야 하기때문에  변환 효율이 낮아지는 문제점이 있다. 이에 강 교수는 “현재는 유연성보다는 투명성의 활용에 집중해 DSC를 건물의 유리창에 적용하는 연구를 하고 있다”고 말했다.

특히 일본은 샤프ㆍ도시바 등의 기업들이 DSC의 상용화를 목표로 연구개발에 참여하고 있다. 강 교수는  “2~3년 내에 국내에도 DSC가 산업화 될 것”이라고 예상했다.

댓글삭제
삭제한 댓글은 다시 복구할 수 없습니다.
그래도 삭제하시겠습니까?
댓글 0
댓글쓰기
계정을 선택하시면 로그인·계정인증을 통해
댓글을 남기실 수 있습니다.