국내 연구진, 은 나노에 엽록소 결합한 ‘바이오-태양전지’ 개발

강정구 KAIST 교수팀 연구 성과

[강정구 교수]

아주경제 김봉철 기자= 국내 연구진에 의해 은 나노입자와 엽록소를 결합해 기존보다 단가가 낮고 성능이 약 200% 향상된 ‘바이오-태양전지’가 개발됐다.

글로벌프런티어사업의 하이브리드인터페이스기반 미래소재연구단과 강정구 한국과학기술원(KAIST) 교수팀이 공동으로 수행한 연구에서 이런 성과를 냈다고 미래창조과학부가 25일 밝혔다.

이번 연구결과는 에너지 과학분야의 세계적인 학술지인 어드밴스드 에너지 머티리얼스(Advanced Energy Materials) 8월 13일자 온라인판에 게재됐다.

현재 가장 보편적으로 사용되는 실리콘계 태양전지는 초기 투자비용이 아주 비싸 실리콘을 사용하지 않는 태양전지를 개발하려는 시도가 계속됐다.

엽록소는 식물이나 녹조류 등에서 쉽게 대량 추출할 수 있고 가시광선 영역의 흡수특성이 좋아 지표면에 입사되는 태양에너지를 효율적으로 활용할 수 있다.

이 때문에 엽록소를 태양전지의 광 흡수체로 사용할 경우 태양전지의 단가를 획기적으로 낮추는 해결책이 될 수 있다.

하지만 기존의 무기물질로 구성된 태양전지 구성물과 자연생물체인 엽록소를 효과적으로 결합하는 방법이 제시되지 못해 바이오-태양전지 개발은 어려움을 겪어 왔다.

연구팀은 10나노미터(㎚) 크기의 미세한 은 입자를 식물에서 추출한 엽록소와 결합, 기존보다 약 200% 향상된 고효율의 바이오-태양전지 제작에 성공했다.

은 나노입자는 엽록소에서 빠져나가는 파장대의 빛을 흡수해 재사용할 뿐만 아니라 엽록소를 전극기판 위에 배열할 때 출력 저하도 감소시켜 태양전지의 효율을 향상시키는 데 핵심적인 역할을 했다.

강정구 교수는 “이번 연구는 향후 카로티노이드, 알칸닌, 베타레인 등 자연계에 풍부하게 분포된 다양한 광 흡수체를 태양전지의 부품으로서 효과적으로 사용할 수 있는 해결책을 제시했다”면서 “환경문제와 에너지 문제를 동시에 해결할 수 있는 새로운 원천기술 개발과 상용화에 큰 역할을 할 것”이라고 기대했다.