NEWS 2000년 6월

ETRI,
국내 최초 나노입자 산화물 태양전지 개발

국내 처음으로 차세대 태양전지인 「나노입자 산화물 태양전지」가 개발됐다.
한국전자통신연구원 원천기술연구본부 전지기술팀(팀장 장순호)은 감광성 염료 분자로 표면 처리한 나노입자 산화물 전극을 투명전도성 유리위에 접합시켜 차세대 태양전지를 개발했다고 최근 밝혔다.

정보통신부 국책연구과제인 차세대 전지연구개발사업의 일환으로 개발된 나노입자 산화물 태양전지는 기존 검은색 실리콘 태양전지와는 달리 투명하게 제조할 수 있고 제조단가도 실리콘 태양전지의 20% 수준에서 전기 에너지를 생성할 수 있다.

성능은 최고 기술력을 보유하고 있는 스위스 국립 로잔 고등기술원(EPFL: Ecole Polytechnique F d rale de Lausanne)의 기술수준(에너지변환효율: 10~11%)에 버금가는 것으로 평가되고 있다.
나노입자 산화물 태양전지에는 다양한 종류의 산화물이 이용될 수 있으나, 현재까지 알려진 바로는 티타늄산화물(TiO2)이 가장 효과적인 물질로 알려져 왔다. 특히 여러 가지 결정구조(anatase, rutile, brookite 등)를 갖는 티타늄산화물 중에서도 anatase 구조에 대한 연구개발이 주종을 이루어왔다. 동 연구팀에서는 anatase 뿐만 아니라 rutile 구조를 갖는 TiO2 또한 유용한 물질임을 발견하였고, 저온에서 나노입자의 rutile 필름을 제조하는 기술을 확보하였다. Rutile TiO2 연구와 병행하여 신기능성 나노입자 산화물 설계 및 제조를 통해 더 높은 에너지변환효율 확보를 위한 연구와 대용량의 전력을 생산할 수 있는 모듈을 연구개발중이다.
특히 기존의 반도체 태양전지에서는 구현하기 어려운 투명한 태양전지의 제조가 가능해 휴대형 전화기 또는 무선통신의 전력 공급원뿐만 아니라 노트북, 빌딩이나 자동차 유리, 인공위성 및 우주비행 탐사선, 비상전화, 가로등, 시계 등 다양한 분야에 응용될 수 있다.

전지기술팀은 이번 연구개발을 통해 나노입자 산화물 태양전지의 재료인 티타늄산화물(TiO2)이 태양에너지 변환에 효과적인 물질임을 발견, 저온에서 침상형결정(rutile) 나노입자 필름을 제조하는 기술을 확보했다.

장순호 팀장은 『침상형 결정 티타늄산화물 연구와 병행해 신기능성 나노입자 산화물 설계 및 제조를 통해 대용량의 전력을 생산할 수 있는 모듈을 개발중』이라며 『국내의 취약한 기초기술 연구개발력을 한 차원 끌어올리는 계기가 될 것』이라고 말했다.