국내연구진, 그래핀 합성 기술 개발 성공

국내 연구진이 고효율 염료감응 태양전지 개발에 활용 가능한 그래핀 합성 기술을 개발했다.

미래창조과학부는 고려대학교 김환규 교수팀이 염료감응 태양전지 상대전극용 그래핀 합성 기술 개발에 성공했다고 17일 밝혔다.

기존 연구에 이용된 백금 상대전극은 제조비용이 비싸고 전해질과의 산화환원 반응 과정에서 부식이 되는 단점이 있어 고효율·안정성이 확보된 태양전지를 제작하는데 한계가 있었다.

연구팀은 흑연의 가장자리에 선택적으로 아미노기를 도입한 후 열처리를해 질소가 도핑된 그래핀을 제조해 내는데 성공했다.

이를 염료감응 태양전지 상대전극으로 사용한 결과, 그래핀 기반 염료감응 태양전지 분야에서 우수한 광변환 효율(9.3%)을 얻어냈다.

연구팀은 이를 통해 저비용·고효율·장수명 염료감응 태양전지를 구현, 염료감응 태양전지의 상용화를 앞당길 수 있을 것으로 예측했다.

연구팀은 질소가 도핑된 그래핀 상대전극은 촉매 특성과 전기화학적 안정성이 우수하고 금속을 사용하지 않아 부식의 위험이 없어 친환경적이라고 설명했다.

값싼 흑연을 이용, 제조공정 또한 단순해 저가의 상대전극을 대량생산 할 수 있어 기존의 백금전극을 대체할 수 있을 것으로 기대했다.

김환규 교수는 “기존의 백금 상대전극의 한계를 극복할 저가의 고안정성·고효율 대체 소재를 개발했다”며 “염료감응 태양전지 조기 상용화의 기반을 마련한 것”이라고 말했다.

연구결과는 나노기술 및 재료 분야의 권위지인 ACS 나노(ACS Nano) 6월호에 게재됐다.

김은경 기자 cr21@