UNIST, 광합성식 전자 전달 염료 개발…태양전지 60% 효율 향상

입력
2022.02.27 12:26
수정
2022.02.27 12:48
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인공 광합성, 광촉매 등 다양한 분야 적용 가능

울산과학기술원(UNIST) 권태혁·권오훈 교수 연구팀. 울산과학기술원 제공

울산과학기술원(UNIST) 권태혁·권오훈 교수 연구팀. 울산과학기술원 제공


식물 광합성 방식처럼 염료가 태양빛을 흡수해 만든 전자를 손실 없이 전극에 전달해 전기를 만드는 새로운 염료분자 디자인 전략이 나왔다. 이 염료를 쓴 염료감응 태양전지는 기존보다 최대 60% 이상 향상된 효율을 보였다.

울산과학기술원(UNIST) 화학과 권태혁·권오훈 교수팀은 기존 염료 분자의 분자구조에 새로운 화학 구조를 추가해 식물광합성의 전자전달 방식을 모방할 수 있는 염료를 개발했다고 27일 밝혔다.

이 염료 분자를 쓴 태양전지는 최대 10.8%의 효율을 기록했으며, 이는 염료 분자 내 상호작용을 조절하지 않는 태양전지 대비 60% 이상 향상된 수치다.

공동 제1저자로 참여한 노덕호 연구원은 “분자 내 서로 다른 상호작용을 형성해 각기 다른 상호작용의 장점을 살리고 단점은 상호 보완함으로써, 식물 광합성에서의 전자전달 방식을 모방할 수 있는 태양전지용 분자를 개발했다”고 말했다.

또 연구팀은 이 염료가 전자를 빠르게 전달하고, 식물 광합성에서 전자를 한 방향으로 전달하는 특성과 유사하다는 점 등을 확인했다.

권태혁 교수는 “식물 광합성을 본떠 빛에 의해 생성된 전자를 효과적으로 사용할 수 있는 분자 디자인을 개발했다는 데 의의가 크다”면서 “이번 연구에서 개발한 분자 설계 전략은 태양전지뿐만 아니라 인공 광합성, 광촉매 분야 등 다양한 곳에 적용 가능해 파급력이 큰 연구”라고 말했다.

이번 연구는 세계적 권위지인 셀(cell)의 자매지 ‘켐(Chem)’에 2월 16일자 온라인에 공개됐다. 연구 수행은 한국연구재단(NRF)이 추진하는 ‘기후변화대응과제’와 울산과학기술원 등의 지원으로 이뤄졌다.

권경훈 기자
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