초록 ▼

3. 개발결과 요약
□ 최종목표
● 염료감응 태양전지 응용기술별 적합한 염료를 선정하고 이를 저가격, 고수율, 고순도 중량생산 기술개발 추진.
● 염료감응 태양전지의 신시장 창출을 위한 염료감응 태양전지 특장점을 활용한 Killer application을 도출하고자 함.
● 응용기술에 적합한 고성능 고신뢰성 서브모듈 기술개발
● 최종적으로 응용기술중 하나를 응용제품화하여 실증싸이트에 실증 및 모니터링하므로 염료감응 태양전지 시장창출 가능성을 확인

□ 개발내용 및 결과
● 염료 중량생산 기

3. 개발결과 요약
□ 최종목표
● 염료감응 태양전지 응용기술별 적합한 염료를 선정하고 이를 저가격, 고수율, 고순도 중량생산 기술개발 추진.
● 염료감응 태양전지의 신시장 창출을 위한 염료감응 태양전지 특장점을 활용한 Killer application을 도출하고자 함.
● 응용기술에 적합한 고성능 고신뢰성 서브모듈 기술개발
● 최종적으로 응용기술중 하나를 응용제품화하여 실증싸이트에 실증 및 모니터링하므로 염료감응 태양전지 시장창출 가능성을 확인

□ 개발내용 및 결과
● 염료 중량생산 기술개발
- 실내향 및 실외향으로 선정된 2종 이상의 염료 중량 합성 기술목표 달성(순도 95%, 수율 50%, 단가 $20/g)
- 단계별 수율 병목구간을 최적화, 공정성 확보 및 양산성 검증
- Porphyrin 염료 중량 합성하여 기존의 Ru-염료를 보완
● 신규염료의 분자디자인 및 합성과 성능 최적화
- 분자구조 물성 최적화를 위하여 다양한 신규 염료를 분자디자인/합성
(0.1 sun 조건 소자효율 15.27%, 개방전압 0.71 V 달성)
- 전고체전해질 적용 염료감응태양전지 제작공정 최적화 및 내구성 확보
(전고체소자 효율 9.34%달성)
● 서브모듈 기술개발
- 중량생산 염료를 이용한 염료감응태양전지 서브모듈 기술개발
- 실내향(저조도) 서브모듈 성능 및 신뢰성 달성
(초기 출력값 165㎼, 고온/고습(65℃/65RH%)조건 출력감소율 9.81%달성)
- 실외향 서브모듈 성능 및 신뢰성 달성
(고온고/습(85℃/85RH%)조건 효율 4.2%, 출력감소율 3.5%달성)
● 염료감응 태양전지 응용 기술개발
- 염료감응 태양전지 인도난간 설계 및 제작
(인도난간 5경간, 솔라트리 2개소 제작)
- 인도난간 성능 및 신뢰성 달성
(전합강도 20.6MPS, 전압강화 출력 유지율 97.3%, DSC 패널 출력 24.5W)
- 인도난간 실증 및 모니터링
(1일 3.5시간 배터리 충전시 7시간 LED 점등)
- 인도난간 지자체 사업 참여
(화원동산 2경간 설치, 송해공원 난간 설치 협의중)

□ 기술개발 배경
● 태양전지는 환경오염에 대한 부담이 없으며, 무한 에너지 공급이 가능하여 최종적으로 광변환효율이 높고 값싼 태양전지의 개발이 필요함.
● 염료감응 태양전지는 차세대 태양전지 기술로서 투입소재의 자원적제약이 없으며 상압저온 공정이 가능하여 규모의 경제시 혁신적 저가격화가 가능한 태양전지 기술임.
● 염료감응 태양전지는 염료소재의 종류에 따라 칼라화 및 반투명화가 가능한 디자인성이 우수하며 산란광발전성능이 우수한 태양전지 기술로서 건자재일체형 태양전지(BIPV)에 적합한 태양전지 기술임.
● 염료감응 태양전지는 전기화학태양전지로서 저조도하에서 다른 태양전지 기술대비 고효율발전이 가능한 태양전지 기술로서 IoT sensor의 독립전원으로 기대되는 태양전지 기술임.
● 그러나 염료감응 태양전지는 아직 시장창출이 이루어지고 있지 않고 있는데, 원인은 상품으로서의 만족할만한 효율과 신뢰성 확보가 이루어지지 않았고, 또한 염료감응 태양전지만의 killer application 기술개발이 미진하고, 가격경쟁력 확보가 부족하기 때문.
● 따라서, 염료감응 태양전지의 성능과 신뢰성에 핵심소재인 염료의 저가격화를 위한 염료의 고순도, 고수율 저가격 상용화기반기술 확립이 필요.
● 염료감응 태양전지의 시장창출시 핵심소재의 국산화 기여

□ 핵심개발 기술의 의의
● 염료감응 태양전지용 염료로는 성능과 신뢰성이 검증되어 실외응용이 가능한한 Ru-염료(상용염료)와 밴드갭 제어로 다양한 칼라화가 가능하고 몰흡광계수가 높아 저조도 실내응용이 가능한 유기염료로 크게 구분할 수 있으며 각 분야별 대표염료를 선정하고 고순도 고수율 중량 생산기술 확보 및 양산에 대비한 QC/QA 프로세스 개발
● 중량 생산된 염료를 이용하여 (주)동진쎄미켐이 보유하고 있는 세계 최초의 서브모듈 시험생산라인(기판크기 300x300mm)에서 서브모듈을 제작하고 세계 최고수준의 성능 및 신뢰성 기술 확보.
● 염료감응 태양전지 시장개척을 위하여 염료감응 태양전지 응용 제품으로 태양광 인도난간을 제작하여 실증 및 모니터링하므로 염료감응 태양전지 시장 창출 가능성 검증

□ 적용 분야
● 실내발전성능이 우수한 장점을 이용 센서 전문제조 메이커 중심으로 IoT, 인감, 온도, 습도, Beacon 센서에 염료감응 태양전지를 접목하여 상품화
● 반투과 다색성을 활용한 BIPV 창호 기술개발 방향으로 염료감응 태양전지 활용
● 디자인성을 중시하는 가구향 염료감응 태양전지의 응용

(출처 : 기술개발사업 최종보고서 초록 5p)

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 제 출 문 ... 2
• 최종보고서 초록 ... 3
• 기술개발사업 주요 연구성과 ... 11
• 목차 ... 24
• 제 1 장 서론 ... 25
• 제 1 절 과제의 개요 ... 25
• 제 2 장 과제 수행의 내용 및 결과(기술개발 내용 및 방법) ... 37
• 제 1 절 최종 목표 및 평가 방법 ... 37
• 제 2 절 단계 목표 및 평가 방법 ... 42
• 제 3 절 연차별 개발 내용 및 개발 범위 ... 47
• 제 4 절 수행결과의 보안등급 ... 61
• 제 3 장 결과 ... 62
• 제 1 절 연구개발 최종 결과 ... 62
• 1. 연구개발 추진 일정 ... 62
• 2. 연구개발 추진 실적 ... 65
• 제 2 절 연구개발 추진 체계 ... 103
• 1. 추진체계 ... 103
• 2. 추진내역 ... 104
• 제 3 절 고용 창출 효과 ... 105
• 제 4 절 자체보완관리 안전진단표 ... 106
• 제 5 절 안전관리 이행 현황 ... 109
• 제 4 장 사업화 계획 ... 110
• 제 1 절 태양전지 시장 현황 및 염료감응 태양전지 전망 ... 110
• 제 2 절 사업화 계획 ... 110
• 제 3 절 향후 추가 기술 개발 계획(개발기술 응용 등) ... 114
• [부록 1] 평가항목별 시험성적서 ... 115
• 끝페이지 ... 120