국내연구진, 태양전지 제작비 감축기술 속속 발표

만분의 1 값에 감응제 개발
염료에 형광물질 섞어 자외선까지 전기로 바꿔

백운규 한양대 교수팀이 개발한 태양전지.웨이퍼 한 장에 태양전지 소자 여러 개를 겹쳐 성장시킨다. 백운규 한양대 교수 제공

일본 후쿠시마 제1원자력발전소에서 발생한 사고로 태양광 등 대체에너지에 대한 관심이 높아지고 있다. 국내 과학자들은 수년 전부터 한국연구재단 등의 지원을 받아 태양전지 원천기술을 개발해 왔으며 상용화를 눈앞에 두고 있다.

석상일 한국화학연구원 소자재료연구센터 책임연구원팀은 태양전지의 ‘빛 감응 염료’를 ‘반도체 나노입자’로 바꿔 제조비용을 낮추는 데 성공했다. 태양빛을 전기로 바꾸려면 빛을 흡수해 전자를 방출하는 빛 감응 염료가 필요하다. 이 염료는 1g의 가격이 수십만 원에 이른다. 석 책임연구원팀은 이를 대체할 수 있는 반도체 나노입자를 개발했다. 이 입자의 가격은 1g에 수십 원에 불과하다.

석 책임연구원은 “반도체 나노입자는 빛을 흡수해 전자를 방출하는 효율도 기존 염료보다 높다”며 “태양전지 기술을 실생활에 활용할 수 있도록 비용 대비 효율을 높이는 데 성공한 셈”이라고 밝혔다. 태양전지 제품은 과거에도 많이 개발됐지만 가격이 높아 상용화가 어려웠다.

빛 감응 염료를 개선해 효율을 높이는 기술도 국내 연구진이 개발했다. 유재수 중앙대 화학신소재공학부 교수팀은 염료에 형광물질을 섞어 자외선과 적외선 영역대의 빛을 흡수하는 데 성공했다. 유 교수는 “기존 염료는 눈에 보이는 가시광선만 흡수했다”며 “개선된 염료를 사용하면 태양전지의 효율을 10%에서 17%까지 높일 수 있다”고 설명했다.

백운규 한양대 에너지공학과 교수팀은 태양전지를 대량생산할 수 있는 연구를 하고 있다. 태양전지를 성장시키는 ‘웨이퍼’에 태양전지 여러 개를 겹쳐 만드는 방식으로 제작비용과 공정시간을 10분의 1로 줄이는 기술이다. 백 교수는 “웨이퍼 한 장에 태양전지 소자를 40층까지 겹칠 수 있다”며 “값비싼 웨이퍼를 적게 사용하고도 많은 태양전지를 얻을 수 있다”고 말했다. 또 그는 “태양전지 를 만드는 기술은 반도체 제작 기술과 겹치는 부분이 많다”며 “세계 수준의 반도체 기술을 보유한 한국이 그만큼 유리할 것”이라고 덧붙였다.

이영혜 동아사이언스 기자 yhlee@donga.com