양면 뚫린 나노튜브 합성기술 개발

태양전지 효율 극대화 길 열렸다…포스텍 화학공학과 박태호 교수팀

▲이산화티타늄(TiO2)을 이용해 태양전지의 효율을 크게 높일 수 있는 기술을 개발한 포스텍 화학공학과 박태호(왼쪽) 교수와 박사과정 최종민 씨.

이산화티타늄(TiO2)을 이용해 태양전지의 효율을 크게 높일 수 있는 기술이 개발됐다.

포스텍 화학공학과 박태호(44) 교수와 박사과정 최종민(25) 씨는 이산화티타늄의 열처리 과정을 이원화해 필요한 부분만 식각(蝕刻'불필요한 물질을 화학적으로 제거하는 작업)하는 방법으로 양면이 뚫린 이산화티타늄 나노튜브를 대량으로 합성할 수 있는 기술을 개발해 냈다.

연구성과는 영국왕립화학회가 발간하는 화학 분야 권위지 '케미컬 커뮤니케이션'(Chemical Communications) 지 표지 논문으로 발표됐다. 학계는 이번 기술개발로 태양전지 효율을 높일 수 있는 대면적(大面積)화가 가능해졌을 뿐만 아니라, 태양전지의 전하수집 효율을 90%까지 끌어올릴 수 있게 돼 앞으로 태양전지 성능 향상을 위한 연구가 보다 탄력받을 것으로 기대했다.

박 교수팀은 그간 알루미늄을 일정 용액에 담가 양극으로 만들어 산화피막을 만드는 양극산화법을 이용해 나노튜브를 제조해왔지만, 이 방법의 경우 분리과정에서 깨짐이나 말림 현상이 일어나 나노튜브가 한쪽 면만 뚫리게 돼 전해질 이동이 어려웠다. 이에 박 교수팀은 열처리를 통해 나노튜브층의 안정성을 전반적으로 높인 뒤, 안정성이 높지 않은 부위에 대해서는 화학적 방법으로 깎아내는 방식으로 양면이 뚫린 이산화티타늄 나노튜브를 제조해내는 데 성공했다.

연구팀은 나노튜브를 태양전지 작동전극에 사용한 결과 전극으로 사용되는 나노입자에 비해 전하수집효율이 75%에서 90%로 올라갔고, 광전변환효율도 기존 7.3%에서 8.6%로 높아졌다고 밝혔다.

박태호 교수는 "이산화티타늄 나노튜브는 태양전지뿐만 아니라 광촉매, 센서, 배터리 등 응용분야가 광범위하기 때문에 관련업계의 관심이 높다"며 "이 기술은 경제성이 매우 높고 대량생산 역시 가능하다는 점에서 미래시장 전망이 매우 밝다"고 말했다.