'금빛 태양전지' 소금을 넣으니 통했다

[아시아경제 황준호 기자] 국내 연구진이 금 원자로 구성된 태양전지 광흡수체의 효율을 나트륨 이온을 통해 높일 수 있다는 연구 결과를 발표했다. 금속 나노클러스터 감응형 태양전지의 광전환 효율과 안정성을 높일 수 있는 단서로, 향후 무독성·친환경 태양전지 시스템 개발에 초석이 될 수 있을 것으로 예상된다.

한국연구재단은 방진호 한양대학교 바이오나노학과 교수의 연구팀이 전극 제조 과정에 쓰이는 소금 속 나트륨 이온이 금 나노클러스터 태양전지의 효율에 영향을 미치는 요인임을 밝혀냈다고 7일 밝혔다.

친환경적인 광흡수체인 금 나노클러스터는 차세대 태양전지 소재 가운데 하나로 꼽힌다. 하지만 금 나노클러스터는 빛을 전기로 변환하는 광전환 효율이 기존 실리콘 태양전지 보다 5배 이상 낮아, 상용화에는 어려움이 있었다.

연구팀은 금 나노클러스터의 효율성을 높일 방법을 강구하던 중, 전극제조 과정에 쓰이는 나트륨 이온이 금 나노클러스터와 전극의 흡착을 돕는다는 사실을 알아냈다. 빛을 흡수한 금 나노클러스터에서 전자가 생성되면 접합돼 있는 반도체 산화물 전극(TiO2)으로 이동한다. 이어 전자가 백금 상대 전극으로 수송되면서 전기가 생성된다. 이 때 나트륨 이온은 광흡수체와 산화물 전극간 강한 흡착을 이끌어낸다. 또 생성된 전자의 분리, 원활한 수송 등을 촉진하면서 광전환 효율성을 높인다.

연구팀은 금 나노클러스터가 다른 광흡수 소재에 비해 아직 가격적인 경쟁력이 떨어진다는 점과 광전환 효율을 향상시킬 수 있는 여러 가지 시스템적인 요소의 최적화를 이룰 경우 이 기술을 상용화 할 수 있을 것으로 예상했다.

한편 이번 연구 결과는 에너지 분야 국제학술지 '에이씨에스 에너지 레터스'에 실렸다.

황준호 기자 rephwang@asiae.co.kr