염료 감응 태양전지 - 실리콘 태양전지를 대체할 차세대 태양전지

책상위에 두면 꼭 A4 용지처럼 보이는 얇고 유연한 염료 감응 태양전지(dye-sensitized solar cell)가 나왔다. 휴대전화를 충전하거나 필요한 경우에 전력을 공급할 수 있을 정도로 강력한 태양전지다.

토인 요코하마 대학(Toin University of Yokohama)이 이 대학의 부설 펙셀 테크놀로지즈(Peccell Technologies Inc.)와 플라스틱 포장 재료 제조업체 후지모리 코교(Fujimori Kogyo Co.)와 공동으로 개발했다.

이 염료 감응 태양전지는 빛을 흡수해 전자를 방출하는 핵심소재가 감광염료이기 때문에 이런 이름을 갖게 됐다. 실리콘 태양전지와 달리 이 염료 감응 태양전지는 구조가 단순하고 저렴한 소재를 사용한다.

한 가지 단점이라면 실리콘 태양전지에 비해 에너지 변환 효율이 훨씬 낮다는 점이다. 이 대학 연구진이 개발한 새로운 박막 태양전지는 6%의 에너지 효율을 보이고 있다. 아직 실리콘 태양전지보다 훨씬 낮은 수치다. 그러나 다른 염료 감응 태양전지에 비해서는 50% 더 높은 수치다.

염료 감응 태양전지는 인쇄 기술을 이용해 제조될 수 있어 실리콘 태양전지를 만드는데 필요한 고가의 진공증착 장비가 필요하지 않다. 따라서 염료 감응 태양전지는 대량 생산을 할 경우 실리콘 태양전지에 비해 비용을 절반 이하로 줄일 수 있다.

펙셀 테크놀로지즈와 후지모리 코교는 한 달에 10메가와트(MW) 상당의 염료 감응 태양전지를 생산할 수 있는 시험라인을 가동할 준비를 마쳤다.

개발업자들은 2월 견본품 출시를 희망하고 있다. 2월 견본품이 출시되면 휴대전화와 노트북 컴퓨터용 휴대용 태양전지 시장을 타깃으로 할 것이다.

염료 감응 태양전지 특허권이 2008년 소멸되기 때문에 많은 회사들이 이 제품 생산에 들어갔다.

샤프(Sharp Corp.)와 아이신 세이키(Aisin Seiki Co.)가 대표적인 회사들이다. 이 두 회사는 유리 기판을 사용하고 있다. 각 층은 유연한 폴리머로 제작되기 때문에 두께는 1/5, 무게는 1/10로 줄일 수 있었다. 휠 수 있는 성질 때문에 휴대성이 뛰어나다.

다이니폰 프린팅(Dainippon Printing Co.)도 얇은 염료 감응 태양전지 원형을 만들었다. 그런데 모양이 1cm 넓이의 종이를 여러 장 모아놓은 것처럼 생겼다. 그리고 각 층 사이의 공간이 너무 넓어 에너지 효율이 보통 수준의 절반에도 못 미친다.

반면 이 염료 감응 태양전지는 A4 용지처럼 생겼다. 그리고 표면 전체적으로 전기를 생산하기 때문에 에너지 효율이 다이니폰 프린팅의 원형보다는 더 낫다.

출처 Nikkei

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