김동하 교수팀 연구성과, 나노과학 분야 권위지 `나노레터스'에 게재
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- 등록일2011.12.28
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하이브리드 탄소나노소재 이용 차세대 태양전지 효율 40% 이상 높여
화학·나노과학전공 김동하 교수 연구팀이 전기가 잘 통하는 탄소를 나노 크기로 만든 신소재를 이용해 차세대 태양전지 효율을 지금보다 최대 40% 정도 높일 수 있는 염료감응형 태양전지(Dye-Sensitized Solar Cells)를 개발했다.
이 염료감응형 태양전지는 식물의 광합성 원리를 응용한 것으로, 현재 상용화된 실리콘 태양전지에 비해 제작 방법이 쉽고 투명하게 만들 수 있어 건물 유리창에 직접 활용할 수 있는 차세대 태양전지다.
연구팀은 고분자(분자량 10만 이상)로 제조한 하이브리드 탄소나노소재를 태양전지의 한쪽 전극(광전극)에 붙여 전기를 잘 통하게 하면서도 경계면의 저항을 줄였다. 이를 통해 기존 염료감응형 태양전지보다 에너지 변환 효율이 최대 40% 이상 향상시켰다.
김 교수는 "이번에 개발된 하이브리드 탄소나노소재는 고분자를 기반으로 제조가 비교적 쉽고, 태양전지뿐만 아니라 연료전지와 배터리의 핵심구성요소인 전극소재 및 친환경 가시광 활성 광촉매 분야 등에도 광범위하게 활용될 수 있을 것"이라고 밝혔다.
김동하 교수가 주도하고 장윤희 박사과정생(제1저자) 등이 참여한 이번 연구는 교육과학기술부 중견연구자지원 및 나노소재기술개발 사업의 지원을 받아 이뤄졌으며, 연구결과는 나노과학 분야 권위지인 `Nano Letters'지 온라인 속보(12월 12일자)에 소개됐으며, 1월호에 게재될 예정이다.
김교수팀은 이번 연구외에도 한국연구재단의 지원을 받아 유기/염료감응 태양전지 효율 향상 연구, 표면 플라즈몬 공명 기반 광바이오센서 연구, 메모리나노소재 및 신재생에너지 응용을 위한 강유전체·다강체 설계·합성 연구를 진행하고 있다. 특히 친환경 광촉매 및 광센싱에 관한 연구 결과는 'ACS Nano' 및 'Small' 등 세계적 인지도의 SCI 저널에 게재 승인되며 나노원천소재 및 신기능 소자 개발 연구 분야에서 활발한 연구 성과를 산출하고 있다.