액체보다 안정성 높은 고체전해질 고효율화 연구
송명관 박사 "세계 최고 효율… 배터리 접목 연구 중"
재료연구소는 송명관 박사 연구팀이 안철진 창원대 교수와 함께 고체전해질 태양전지의 성능을 세계 최고 수준으로 높였다고 22일 밝혔다.
태양전지 안에서 전자와 이온이 지나다니는 통로인 전해질은 현재 주로 액체로 만들어진다. 액체전해질은 고체전해질보다 태양전지의 광전효율(빛을 전기로 바꾸는 비율)을 높여주지만, 장기간 사용 시 누수가 발생해 효율을 오히려 떨어뜨릴 수 있는 단점이 있다.
액체전해질을 대체할 고효율 고체전해질의 개발이 시도되고 있는 가운데 연구팀은 단가를 낮추고 공정을 단순화하는 방식으로 효율을 세계 최고 수준인 6% 이상으로 높이는 데 성공했다. ‘프로필렌카보네이트’와 ‘OCR’이라는 물질로 고체 필름을 만든 후 2차 전지의 화학반응에 쓰이는 ‘템폴 유도체’라는 물질을 첨가했다. 만들어진 태양전지는 섬유 모양을 가져, 섬유형 태양전지로 불린다.
고체전해질 태양전지는 기존 태양전지에 비해 비용이 낮고 유연성을 갖춰 웨어러블 기기에 활용할 수 있을 것으로 기대된다.
연구팀은 본 기술을 배터리와 접목해 에너지 생산을 넘어 저장도 가능한 태양전지 개발을 위해 추가 연구를 수행 중이다. 송 박사는 "향후 배터리와 같은 에너지 저장장치와 접목해 다양한 휴대용 전자기기의 전원공급 장치로 사용할 수 있을 것"이라고 말했다.
연구성과는 미국화학회(ACS)가 발간하는 국제 학술지 ‘에이시에스 서스테이너블 케미스트리 앤드 엔지니어링(ACS Sustainable Chemistry & Engineering)’에 지난 12일 표지논문으로 게재됐다.