광합성하는 플라스틱 태양전지 개발

국내 연구진이 식물의 광합성 원리를 적용해 세계 최고 성능의 ‘유기물 플라스틱 태양전지’를 개발했다. 차세대 저가형 태양전지의 상용화 길을 열어 막대한 부가가치가 기대된다.

광주과학기술원 이광희(47) 교수팀은 12일 세계 최고의 에너지 전환효율인 6.5%를 올리면서도 친환경적이고 낮은 제작단가로 경제성까지 갖춘 유기물 플라스틱 태양전지를 개발했다고 밝혔다. 이번 연구성과는 세계 최고 귄위의 국제 과학저널인 ‘사이언스’ 13일자에 게재됐다.

이 교수팀이 개발한 플라스틱 태양전지의 에너지 효율은 태양전지 연구가 활발한 미국 5%, 일본 4%, 유럽의 4% 수준을 크게 뛰어넘은 것이다. 상용화 단계인 7%에 근접했다.

연구팀은 태양전지에 식물의 광합성 작용원리를 적용했다. 이 교수는 “나노 고분자 복합소재에 빛을 쬐면 마이너스(-) 전하를 띤 전자와 플러스(+) 전하를 띤 정공(正孔)이 각각 발생해 각각 음극과 양극으로 이동하는 과정에서 전기를 발생시키는 방식”이라고 설명했다.

특히 이 교수는 “기존 태양전지들이 태양 빛 중 가시광선만을 이용하는 것과 달리 가시광선과 함께 근적외선까지 흡수하는 두 개의 태양전지를 겹쳐 쌓은 적층형 구조를 채택함으로써 태양 에너지의 효율을 극대화했다.”고 덧붙였다.

연구팀은 2012년쯤 실험실 수준의 에너지효율을 10%까지 끌어올려 상용화에 나설 계획이다.

플라스틱 태양전지는 와트당 제작비가 0.1달러로, 기존 무기물 태양전지(2.3달러)의 20분의1, 화석연료(1달러)의 10분의1 수준으로 경제성도 탁월하다.

이영표기자