숲 모방한 ‘나노 나무’ 고효율 태양전지 기술

국내 연구진이 숲을 모방한 차세대 태양전지 기술을 개발했다. KAIST 기계공학과 고승환, 성형진 교수팀은 숲에서 무성한 나뭇가지의 잎이 햇빛을 효과적으로 흡수할 수 있도록 한 구조에 착안해 산화아연(ZnO) 나노 와이어(10억분의 1 크기의 아주 미세한 선)로 합성된 ‘나노 나무’와 그들의 집합체인 ‘나노 숲’을 구현하는 데 성공했다고 31일 밝혔다.

연구팀은 또 이 나노 구조체를 염료 감응형 태양전지에 적용해 에너지 변환 효율을 세계 최고 수준으로 향상시켰다. 염료 감응형 태양전지는 광합성을 통해 에너지를 얻는 식물을 모방해 태양광을 잘 흡수하도록 고안된 기능성 합성 염료를 산화 금속 전극 재료 표면에 부착시켜 태양 빛이 쪼였을 때 광(光)반응을 통해 전기 에너지를 생산토록 한 전지다.

고 교수는 “이번에 개발한 나노 구조체를 이용해 광반응으로 생성된 전자의 손실을 크게 줄임으로써 기존 염료 감응형 태양전지보다 전기 에너지 생산 효율을 3∼5배 높였다”면서 “광센서 디스플레이 등 다양한 전자 기기의 성능 향상 연구에 적용될 수 있을 것”이라고 전망했다. 이 연구결과는 나노과학 분야 세계적 학술지 ‘나노 레터스’ 1월호 온라인 판에 게재됐다.

민태원 기자