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▲ 오리온의 염료감응 태양전지
식물의 광합성 원리를 이용한 염료감응형 태양전지(DSSC)는 현재 주력으로 사용되는 실리콘 태양전지와는 근본적으로 다른 소자인데, 제조공정이 간단하고 제조원가가 낮은 데다 투과성이 있고 다양한 색상과 무늬를 구현할 수 있어 차세대 태양전지로 기대되고 있다.
이러한 다양한 장점을 지닌 염료감응형 태양전지가 그동안 상용화로까지 발전하지 못한 이유는 장기 신뢰성을 확보하지 못한 것이 최대 원인이었다.
염료감응형 태양전지는 아직 전 세계적으로 신뢰성 평가법에 대한 기준이 마련돼 있지 않아, 실리콘 박막계 태양전지의 신뢰성 평가 기준인 IEC61646에 준해 평가가 이뤄지고 있는데, 이 중에서 고온시험, 고온고습시험, 온도변화 사이클링 시험 등이 우선적인 평가 항목으로 요구되고 있다.
오리온은 이번에 자사의 대형 모듈을 대상으로 상기 신뢰성 시험을 외부 기관에 의뢰해 평가받은 결과, 통과 요건을 만족해 염료감응형 태양전지 분야의 염원이었던 장기 신뢰성 확보를 실현했다.
그동안 염료감응형 태양전지의 장기 신뢰성은 소형 사이즈의 서브 모듈에서만 검증이 돼왔고, 상업화가 가능한 수준의 대형 사이즈에서는 전 세계적으로 검증된 바가 없었다.
1991년 스위스 연방기술원(EPFL) 화학과의 마이클 그랏젤 교수가 그 가능성을 최초로 확인한 이래, 각국의 수많은 기업과 연구기관에서 연구개발 활동을 지속해 왔으나 해소하지 못했던 염료감응형 태양전지의 장기 신뢰성 확보 과제가 우리나라 중소기업에 의해 해결된 것은 세계적으로 놀랄 만한 쾌거로 평가된다.
오리온은 이번 성과를 바탕으로 연내 본격적인 양산화를 추진한다는 계획이다. 오리온의 양산화 계획이 현실화되면 그동안 실험실 수준에 머물던 염료감응형 태양전지가 우리 일상에 응용되는 날이 앞당겨질 것으로 기대된다.
또한, 오리온은 산업통상자원부에서 지원하는 다자 간 유럽 기술 협력사업인 ‘유로스타 2’에 국내기업으로는 최초로 주관기업으로 선정돼, 염료감응형 태양전지 공동 개발 프로젝트인 ‘MOSAICS’를 수행하고 있다.
이 프로젝트는 유럽 4개국(덴마크, 스웨덴, 스페인, 터키)의 태양전지 관련 기업과 국내 3개 기업 및 연구소(오리온, 에너지기술연구원, 중앙대학교)가 공동 참여해 수행하는 과제로서 2015년부터 3년간 진행된다.
4월 30일부로 1차년도 사업이 완료되면서 오리온은 염료감응형 태양전지의 효율 개선에 필요한 기반기술을 확보할 수 있게 됐는데, 특성 개선과 합성법 변경에 의한 최적화된 염료, 염료 순환흡착 방법, 장기 안정성이 확보되는 전해질, 광흡수율 향상을 위한 표면처리 기술 등이 그것이다.
이 프로젝트에서 주관기업인 오리온은 참여기관들로부터 제공되는 기반기술을 적용해 염료감응형 태양전지 성능 향상에 활용하고, 참여기관들은 제공된 기술이 실제 제품에서 어떠한 효과를 발휘하는지 테스트해볼 수 있어 주관기업과 참여기관들이 함께 연구성과를 공유할 수 있는 시너지를 발휘할 것으로 기대하고 있다.
