최근 태양전지 중 연구개발이 가장 활발하게 이루어지는 쪽이 바로 이 염료감응형태양전지(DSSC) 분야입니다.여타의 태양전지 중에서 특히 염료감응형태양전지가 이슈화 되고 있을까요?
이 부분에 대해서 우선 태양전지의 종류 및 특징을 정리해 보고, 그 이유에 대해서 장단점 및 현황등을 알아보도록 하겠습니다.
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태양전지는 구성하는 물질에 따라 무기 소재의 무기태양전지,유기 소재의 유기태양전지,염료감응형태양전지로 나눌수 있으며,
무기태양전지는 실리콘(Si)반도체와 화합물(GaAs,InP,CdS 등)반도체로.. 또한 실리콘반도체는 결정계와 비결정계(amorphous)로..결정
계 반도체는 단결정반도체와 다결정반도체로 구분되어질 수 있습니다. 간단히 그림으로 표현하면 아래와 같습니다.<그림1>
<그림1. 태양전지의 분류>
에너지변환효율은 단결정 실리콘 태양전지가 약18%,다결정15%,비결정형 실리콘 태양전지가 10%정도로 알려져있으며, 가격적으로 단결정실리콘 태양전지는 가장 비싸며 상대적으로 저렴한 다결정,비정질 실리콘 태양전지가 현재의 시장 대부분을 차지하고 있습니다.
DSSC의 장점을 알아보면,DSSC의 가장큰 장점은 가격적인 면. 즉, 제조비용에 있습니다. 태양전지를 만드는데 소요되는 제조단가가 기존 실리콘 태양전지의 제조단가에 비해 1/5가량으로 줄일 수 있습니다. 또한 태양전지 공장을 세우려면 반도체 공장과 거의 동일한 규모의 장비와 노력이 필요한 반면 DSSC는 비교적 저가의 장비와 제조공정이 단순하여 좀더 쉽게 접근할 수 있습니다.
실리콘 태양전지는 제작과정에서 반도체 제작에 필요에 의해 많은 화학폐기물이 발생되는 반면 DSSC는 폐기물이 최소화되어 진정, 환경친화적이라 할 수 있습니다.
<그림2.ETRI 제작모듈>
투명하여 유리창등으로의 활용성이 뛰어나며 다양한 색의 염료 사용으로 기존 실리콘 태양전지보다 시커멓기만 한 모듈보다는 디자인면에서도 다양하게 구현될 수 있습니다.
유비쿼터스 환경에 맞추어 전극을 유리로 사용하지않고 플라스틱이나 필름을 사용하여 휘어질 수 있도록 구현, 다양한 양산이 가능하며 입을 수 있는(Wearable) 태양전지로도 가능합니다.
이와같이 DSSC의 다양한 장점이 있는 반면 풀어야할 숙제들도 남아있습니다.
현재 DSSC의 최고 변환효율은 실험적으로 약11%정도로 측정되었으나 상용제품은 약8%대에 머무르고 있는것으로 상용화되기위해 효율성을 높여야 하며 또한 빛,열에대한 안정성이 떨어지는 것으로 알려져 있습니다
이와같은 숙제를 풀기위해 전 세계적으로 활발한 연구가 진행되고 있습니다.특히 일본,미국,유럽,호주등에서 국가적인 차원에서의 지원아래 활발하게 진행되고 있고 우리나라에서도 ETRI를 포함한 KRICT,KIST,KERI등에서 활발한 연구를 진행중에 있습니다만
가까운 일본의 경우 세계최대 태양전지 양산업체인 샤프를 위시한 50여 기업 및 오사카대학등의 50여 대학과의 활발한 연구 및 수많은 특허가 등록되고 있습니다.
Written by 칼리우마