최근 수년간 태양에너지를 전기에너지로 변환해주는 태양전지 시장이 연 40%대의 폭발적 성장을 구가하고 있는 이유도 여기에 있다. 유기태양전지는 현재 시장을 주도하고 있는 1세대 결정질 실리콘 태양전지에 이어 미래 시장을 선도할 차세대 태양전지로 꼽힌다.
두껍고 무거운 패널 형태로 설치해야 하는 1세대와 달리 필름처럼 박막화가 가능하고 구부릴 수도 있다는 게 최대 장점. 이로 인해 건물 외벽과 창문, 전자제품에 부착하는 것은 물론 옷의 표면에 붙이는 등 활용성이 탁월하다. 고가의 실리콘을 쓰지 않아 가격도 1세대의 20%에 불과하다.
특히 유기태양전지의 일종인 염료감응 태양전지는 감광염료가 빛을 흡수, 전자를 방출하는 방식으로 전기를 생산한다. 염료에 색상을 넣어 장식효과를 얻거나 아예 투명한 형태로 만들 수도 있다.
지난달 13일 대통령 직속 미래성장위원회도 ‘2009년 녹색기술 연구개발 시행계획’을 발표하며 유기태양전지를 포함한 비(非) 실리콘 계 태양전지 시장이 오는 2012년부터 본격 활성화될 것으로 전망했다.
시장 규모 또한 건물 일체형 태양전지(BIPV)와 개인 휴대기기 전원 분야의 수요 활성화에 힘입어 2012년 47억 달러에서 2030년 2,000억 달러에 이를 것으로 내다봤다. 이에 따라 정부는 2012년까지 원천기술, 그 이후에는 효율성 증대 기술 개발에 매진하는 등 장기적인 투자와 지원을 집중시킬 계획이다.
한양대 에너지공학과 교수이자 차세대 염료감응 태양전지 기술 센터장인 강용수 교수는 “유기태양전지는 식물이 햇빛으로 에너지를 만드는 광합성을 모방한 것”이라며 “1세대에 비해 일본·유럽·미국 등 태양전지 강국과의 기술격차가 크지 않기 때문에 세계시장을 주도할 가능성이 매우 높다”고 말했다.
강 교수는 이어 “이미 몇몇 분야에서는 국내 기술도 세계 최고 수준”이라며 “이제는 소재·소자의 고효율화, 대면적화 등 실용화·공정화 기술 개발에도 많은 노력을 기울여야 한다”고 덧붙였다.
실제 유기태양전지는 낮은 전력변환 효율이 상용화의 최대 걸림돌이다. 결정질 실리콘 태양전지가 20%에 이르는 전력변환 효율을 지니는데 반해 유기태양전지는 아직 10%대 초반에 머물고 있는 것.
이마저도 실험실에서 만든 소면적 단위에서나 가능하며, 대면적화하면 효율이 2분의 1 인 5% 정도로 급감한다. 이를 최소 7% 이상 높여야 상품화의 첫발을 내디딜 수 있다. 이 점에서 최근 국내 학계 및 연구계의 성과는 우리나라가 2,000억 달러의 거대시장을 주도할 수 있다는 희망을 갖게 하기에 충분하다.
일례로 지난해 고려대 고재중 교수팀은 세계 최고 수준인 5.5%의 염료감응 태양전지 기술을 개발했다. 지난 4월에는 광주과학기술원 이광희 교수 팀에 의해 효율 6%의 단일구조 유기태양전지가 개발되기도 했다. 6%는 단일구조 태양전지 중 세계 최고 기록이다.
강 교수는 “세계적으로는 2~3년 내, 국내 기술만으로는 5년 정도면 유기태양전지의 실용화가 이뤄질 것으로 보인다”며 “이렇게 되면 휴대 IT기기의 사용시간 향상 등 우리 삶에 많은 변화가 생길 것”이라고 말했다.
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