영남대 안광순 교수, 차세대 태양전지 사용화 기대

영남대 화학공학부 안광순(40) 교수팀이 미래 에너지원으로 손꼽히는 ‘양자점(quantum dot, 빛을 잘 흡수하는 나노 반도체 입자) 감응 태양전지’를 값싸고 효율적으로 생산할 수 있도록 하는 신기술을 개발했다.

안 교수팀과 서울대 화학생물공학부 성영은(51) 교수팀, 한국과학기술연구원(KIST) 고민재(44) 박사팀이 공동으로 연구를 진행해 태양 에너지를 보다 효율적으로 이용할 수 있는 기술을 개발해 냈다.

양자점 감응 태양전지(quantum dot-sensitized solar cell, QDSSC)는 차세대 에너지원으로 활용하기 위한 연구가 진행되고 있는 태양전지 중 하나다.

양자점 감응 태양전지의 성능을 향상시키기 위해서는 태양빛을 효과적으로 흡수해 많은 전자를 생산하도록 하는 기술뿐만 아니라, 촉매전극에 도달한 전자가 전해질을 얼마나 빠르게 환원시키느냐하는 문제도 중요하다.

하지만 지금까지 대체 촉매전극에 대한 연구가 미비해 기술적인 한계가 있었다.

연구팀은 기존에 사용되던 촉매를 대신해 내구성과 성능이 뛰어날 뿐만 아니라 가격경쟁력까지 갖춘 질화니켈 촉매전극을 개발해 양자점 감응 태양전지의 성능을 향상시키는데 성공했다.

연구팀은 질화물 기반 화합물이 내구성이 매우 뛰어나다는 점에 주목해 촉매 특성을 가진 니켈기반 질화물(질화니켈)을 합성했다.

새롭게 합성한 질화니켈이 기존 촉매물질보다 우수한 성능과 내구성을 가진다는 것을 이번 연구를 통해 밝혔다.

이번 연구에 교신저자로 참여한 안 교수는 “전 세계적으로 아직까지 태양전지 분야를 포함한 신재생 에너지원의 수급은 매우 부족한 실정”이라면서 “이번 연구로 양자점 감응 태양전지의 상용화를 한 발 앞당길 수 있을 것”이라고 기대했다.

이번 연구는 세계적인 과학전문 주간지인 네이처(Nature)를 발간하는 네이처 출판 그룹에서 물리학, 화학, 생물학 등 과학의 전 분야를 망라하는 종합학술지로 세계적으로 권위있는 <사이언티픽 리포트>의 온라인 판에 5월21일자에 ‘질화니켈을 이용한 양자점 감응 태양전지 대체 촉매전극 개발’이라는 제목으로 게재됐다.

안 교수는 “세계적인 수준의 연구력을 가진 서울대, KIST 등과 관련 분야 융합 연구를 지속적으로 추진해 나갈 것”이라고 앞으로의 연구계획을 밝혔다.