염료감응형 태양전지의 성능을 향상시킬 수 있는 ‘3차원 전극’이 국내 연구진에 의해 개발됐다.

한국연구재단은 25일, 문준혁 서강대 교수<사진>팀의 연구 결과가 재료분야 국제 학술지인 ’어드밴스드 머티리얼즈 (Advanced Materials)’ 5월 18일자 온라인 판에 게재됐다며 이같이 밝혔다. 이번 연구는 정부의 일반연구자사업의 지원을 받아 수행됐다.

염료감응형 태양전지는 식물의 광합성 원리를 응용한 태양전지다. 실리콘 기반의 기존 태양전지와 비교할 때 효율이 높고 제작이 간단한 장점이 있다. 특히 전지를 투명하게 제작할 수 있어 건물 유리창에 직접 적용이 가능하다.

태양전지의 효율을 높이기 위해선 전극의 염료가 흡착되는 표면적을 넓혀야 한다. 기존에는 산화티타늄 나노 입자를 표면에 코팅해 다공질 구조를 만들었으나, 나노입자와 기공의 무질서한 배열로 효율성을 높이는 데 한계가 있었다.

이를 개선하기 위해 나노튜브와 같이 규칙적으로 정렬된 2차원 구조를 형성해 전자전달을 유도하는 시도가 있었다. 문 교수팀은 이에 한 발 더 나아가 3차원에서 정렬된 나노기공 구조의 전극을 세계 최초로 개발, 연료감응형 태양전지에 이를 적용하는 데 성공했다.

연구재단은 “이번 연구결과를 통해 신개념의 3차원 전극소재 기술을 확보했으며, 3차원 전극 개념은 태양전지뿐 아니라 다양한 에너지 소자에도 적용될 수 있을 것”이라고 설명했다.