일본 산업기술종합연구소는 지난 4일 태양광 에너지에 대한 변환 효율이 11%이 높은 텐덤(Tenderm)형 색소 증감 태양전지를 개발했다고 발표했다.

색소 증감 태양전지는 실리콘 반도체나 기존의 대규모 설비 투자가 필요없어 고효율을 실현할 수 있는 차세대 태양전지로서 기대되고 있다. 색소증감 태양전지는 온도나 습도 등의 조건에 따라 발전량이 좌우되지 않고, 원료가격이 다른 것에 비해 매우 저렴하다.

이번 개발된 색소증감 연료전지는 기존 태양전지의 효율을 훨씬 상회하는 것으로 향후 최적 증감 색소의 개발을 진행시켜 효율을 높이는 것과 동시에 저비용화를 진행시키고 실용화를 목표로 하고 있다.

색소증감 태양전지는 두가지의 색소 증감 태양전지를 직렬로 맞춰 상부의 전지로 가시광선 영역의 빛을 하부의 전지로 근적외광으로부터 적외광을 흡수한다.

이 구조로 인해 상부의 전지는 가시광선을 흡수하면서 근적외광의 손실이 없이 투과시킬 필요가 있다. 이번에 개발된 연료전지는 투과성이 높고, 기전력이 큰 산화 티탄 전극으로 제작에 성공, 이것을 텐덤형 전지 개발의 상부 전지에 이용했다.

또, 하부 전지에는 다중 적층 구조의 반도체막을 이용, 빛을 가두는 효과를 최대한으로 발휘해, 전류를 향상시켜 손실되는 전류 억제 기법도 개발해 한층 더 전압을 향상시켰다.

색소증감 태양전지는 실리콘을 사용하지 않고 옥소 용액을 개입시킨 전기 화학적인 셀 구조가 특징으로 습식 태양전지라고도 불린다. 태양 에너지를 받은 색소가 방출하는 전자를 산화 티탄막을 통해 전극으로 꺼내는 구조로 1991년에 스위스의 그렛트 교수가 고안했다.

단일의 색소를 이용한 통상의 증감 태양전지의 광전 변환 효율은 당초 7%대에서 조금씩 향상돼 왔다. 이론적으로 종래의 단셀형 전지의 1.4배 정도의 광전 변환 효율이 있는 텐덤형 전지가 고안된 것으로 새로운 전개가 시작돼 지금까지 10.5%의 성능을 달성하고 있다.

(출처 : 일본 산업기술종합연구소)