염료감응형 태양전지

위키백과, 우리 모두의 백과사전.
이동: 둘러보기, 검색
DSSC 작동 모식도

염료감응형 태양전지(Dye-Sensitized Solar Cell)는 염료감응 태양전지라고도 하며, 산화환원 전해질로 구성되어 있으며, 표면에 화학적으로 흡착된 염료 분자가 태양빛을 받아 전자를 냄으로써 전기를 생산하는 전지이다.

작동 원리[편집]

염료감응형 태양전지는 식물이 광합성 작용을 통해 받은 태양에너지를 전자의 흐름으로 만들어내어 산화환원작용의 에너지로 쓰는 것과 같은 원리를 가진다. 단지, 식물의 잎에서 광합성을 할 때 빛을 엽록소라는 염료가 흡수하는 반면, 염료감응형 태양 전지는 나노 크기의 염료분자를 사용하며 일반적으로 TiO2(이산화 티타늄)를 많이 쓴다. 표면에 염료분자가 화학적으로 흡착된 나노 입자 반도체 산화물 전극에 태양빛이 흡수되면 염료분자는 전자를 내놓게 되는데 이 전자가 여러 경로를 통하여 투명 전도성 기판으로 전달되어 최종적으로 전류를 생성한다. 전기적 일을 마친 전자는 다시 염료분자의 본래 위치로 돌아와 태양전지를 순환하게 된다.

평가[편집]

장점[편집]

  • 기존의 실리콘 태양전지에 비하여 제조공정이 단순하며 그로 인해 전지의 가격이 실리콘 셀 가격의 20~30% 정도이다.
  • 안정성이 매우 높아 10년 이상 사용하여도 초기 효율을 거의 유지한다.
  • 실리콘계 태양전지와 비교했을 때 일광량의 영향을 적게 받는다.

단점[편집]

  • 전기 변환 효율이 기존의 태양전지에 비해 낮다.
  • 전해질의 안정성이 높지 못하고 액체 전해질의 경우 휘발하는 성질이 있다.
  • 아직 상용화 단계에 이를 만큼의 충분한 연구가 이루어지지 않았다.

현황[편집]

현재 염료감응형 태양전지는 수많은 연구와 실험을 통해 성능이 많이 좋아졌고, 단점도 많이 보완되었다. 액체 전해질을 고체 전해질 등으로 바꾸는 등으로 전해질 누수나 휘발의 문제점도 해결되어가고 있는 추세이다. 최근에는 상용화된 전지도 출시되기도 했다. 그러나 아직 효율성은 실리콘계 태양전지에 비해 낮다는 단점을 가지고 있으며 고출력을 내는 제품에는 사용하기에 무리가 있다. 현재 대한민국을 비롯하여 전 세계적으로 높은 관심을 가지며 효율성 증진을 위해 연구를 하고 있고, 발전 가능성이 큰 전지라고 평가 받고 있다.

참고 문헌[편집]

  • 고체전해질 염료감응형 태양전지 개발(3)보고서, 연구기관: 한국에너지기술연구원, 2008.12.31
  • 태양전지 Ubiquitous 시대의 태양전지, 박창걸;전승표;박남규 공저, 2005, 한국과학기술정보연구원(Kisti)