2008년도 7월 4일 무더웠던 금요일 밤에 개최된 “금요일에 과학터치”는 대전역에서 성황리에 개최되었다.

매회 100여명 내외의 일반인들이 참석, 열띤 분위기 속에 진행된 이번 강연에는 미래의 과학자가 될 초중등학생부터 전문과정을 공부하는 대학생, 가정주부, 노인들까지 다양한 계층의 참여속에 진행되었으며, 우리원의 과제책임자들은 어려운 과학기술을 재미있고 쉽게 설명함으로써 무더웠지만 청중들의 과학에 대한 관심은 더위를 잊을 만큼 열정적이었다.

KIST의 첫 번째 우수 연구성과 과제책임자 박남규 박사는“투명컬러 태양전지”라는 주제로 진행하였다.

각종 태양전지의 구조: 박막 (CIGS, CdTe) 태양전지, 실리콘 벌크 HIT 구조 태양전지, 유기폴리머 (OPV) 태양전지 그리고 염료감응 (DSSC) 태양전지

우리는 지금까지 석유를 주 에너지원으로 사용하고 있다. 석유가 주 에너지원이 된 이유는 값싸고 사용하기 편리하기 때문이라고 생각한다. 인류문명의 급속한 발전에는 석유와 같은 화석연료가 크게 기여한 것은 부인할 수 없지만, 매장량에 따른 가격상승과 환경오염 문제로 인해 대체에너지 개발이 시급하다. 화석연료에 대한 대안으로 태양전지를 생각해 볼 수 있으며, 태양전지는 구성하는 물질에 따라 실리콘, 화합물반도체와 같은 무기소재로 이루어진 태양전지, 유기물질을 포함하고 있는 유기 태양전지 (유기 태양전지는 염료감응형 태양전지 (dye-sensitized solar cell) 와 유기분자접합형(organic D-A) 태양전지 포함)으로 나눌 수 있다. 태양전지를 구성하는 물질에 따른 분류 외에 태양전지 구조에 따른 분류를 할 수 있는데, 이 경우 태양전지는 크게 3가지로 분류될 수 있다: 웨이퍼구조(벌크 실리콘 태양전지); 박막구조 (화합물 태양전지, 유기 폴리머 태양전지 등); 광전기화학구조 (염료감응 태양전지)로 분류되는데 특히 염료감응 태양전지는 나노소재를 이용하여 극대화된 표면적을 갖는 필름의 표면에 광흡수층인 유기염료를 흡착하는 기술을 이용하고 있다.

산화-환원 이온종의 역할

염료감응 태양전지를 구성하는 하는 재료를 나노결정 반도체 산화물 소재를 이용하면 투명한 특성을 나타낼 수 있으며 광감응 염료를 이용하면 다양한 색깔구현이 가능하다. 투명 컬러 태양전지는 기존의 실리콘 태양전지에 비해 가격이 매우 저렴한 장점을 가지고 있지만 에너지 변환효율이 셀 기준으로 약 11% 정도로 실리콘의 반 정도 밖에 되지 않아서 에너지변환 효율을 높이는 등의 기술개발이 필요하다. 

KIST가 제작한 투명 컬러 염료감응 태양전지 윈도우

강의가 끝난 후 “아파트 규모가 105㎡(32평)에 투명 컬러 태양전지를 창문에 설치하려면 어느 정도 양을 설치하여야 사용이 가능한 지, 투명 컬러 태양전지는 햇빛으로만 전기 생성이 가능한 지” 등의 질문이 이어졌다.