유리창에 페인트를 바르듯 염료를 바르는 것만으로 전기를 생산해낼 수 있어 주목받아온 염료감응형 태양전지는 스스로 전기를 생산해 움직이는 스마트워치 등에 활용될 것으로 전망되고 있다. 하지만 전자 전달이나 염료 재생성이 부족해 상용화 단계에는 이르지 못했다.
최근 전자 전달을 느리게 하는 장벽을 넘는 ‘사다리’를 이용해 상용화를 크게 앞당길 기술이 개발됐다. 박태호(화공) 교수, 임종철(박사)·김태환(통합) 씨 연구팀이 염료감응형 태양전지의 단점으로 지적됐던 전자 재결합과 염료 재생성을 동시에 해결해 효율을 크게 높인 기술을 발표했다.
연구팀은 이중결합을 가진 새로운 물질(3,4,5-tris-butenyloxy benzoic acid(TD))을 이용해 전자가 에너지 장벽을 넘어 전극으로 잘 이동할 수 있도록 하는 한편, 전해질로 사용되는 요오드 이온의 산화를 활성화시켜 염료가 빠르게 재생 및 환원되도록 하는 기술을 개발했다. 지금까지 대부분의 기술들은 전자가 전극으로 이동하도록 하는 기술에만 치중해 염료의 재생성 속도는 해결하지 못했지만, 박 교수 연구팀은 염료도 재생되는 ‘일거양득’의 효과를 가지고 있는 셈이다.
이 기술은 <Energy&Environmental Science> 12월호 표지논문으로 소개된 이 기술은 플렉서블 태양전지 개발에도 적용할 수 있을 것으로 기대된다. 한편, 이번 연구는 미래창조과학부가 추진하는 글로벌프런티어사업 ‘나노기반소프트일렉트로닉스연구단’의 지원으로 수행됐다.