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광전소자 기술은 지난 30년 동안 많은 발전을 거듭해 왔다. 실리콘을 이용한 광전소자가 처음 태양에너지를 전기 에너지로 전환했을 때 인류의 미래 에너지 문제는 해결된 듯한 기대를 갖게 했다. 하지만 거듭되는 연구 개발에도 불구하고 기존 광전 소자의 실질적인 에너지 전환효율이 25~30% 를 넘지 못하는 결과를 계속적으로 보여옴에 따라, 태양에너지를 대체에너지의 주연구 개발 대상으로 유지할 지에 대한 많은 논란이 일고 있다. 한편, 미세 가공기술이 발달하고 집약소자와 반도체 가공기술이 발달함에 따라 Micro Electro Mechanical System(MEMS) 연구가 활발하게 진행되고 있다. 또한 나노 기술(nano technology)이 생물, 공학, 의학 등 다양한 분야에 사용됨에 따라, 태양에너지 전환효율을 결정 짓는 광전소자의 개발도 나노 기술과 접목되어 활발하게 연구되고 있다. 미국 Rhode Island에 위치한 Solaris Nanoscience는 나노 기술을 광전소자 개발에 접목하여 연구실에서 가능한 광전소자의 에너지 전환효율을 실제 대량생산에 적용할 수 있는 기술을 개발 중에 있다. 나노 광전소자 기술의 핵심은 나노 안테나(nanoantenna)로 마치 TV 수상기가 공중파를 흡수하여 영상과 소리를 전달하는 것과 같이, 금속이나 유사한 물리적 특성을 가진 입자가 나노 크기로 구성되어 있는 구조를 빛이 통과하면 나노 구조가 광선 중에 있는 에너지를 집약, 흡수, 전달하는 기능을 한다. Solaris Nanoscience사는 Graetzel Cells라고도 알려진 TiO2 를 기초로 한 광전소자를 개발해 기존의 광전소자보다 훨씬 낮은 가격으로 대량 생산할 수 있는 기술을 개발했다. TiO2 소재는 실리콘보다 높은 에너지 전환효율을 보이고 있어 저렴한 가격의 고효율 광전소자 개발이 가능한 현실로 다가왔다. Solaris Nanoscience사는 TiO2 소재 박막소자를 최초 개발한 Swiss Federal Institute와 공동으로 기술 개발을 진행하고 있어 보다 효율적인 소자 개발에 박차를 가하고 있으며 유사한 기술을 안과용 시력 교정장치와 영상 가전제품에 접목시키는 기술을 동시에 개발 중에 있다. 전 세계 인구중 약 1/3이 전기공급을 받고 있지 못하며, 대체에너지를 이용한 전력 생산이 전체 에너지 생산방법 중 약 0.01% 에 그치고 있는 현실을 반영하면, 보다 효과적인 대체에너지 기술 개발이 시급하다고 할 수 있다. |
