UNIST 에너지 및 화학공학부의 백종범 교수팀은 그래핀에 ‘셀레늄(Se)’ 원소가 도입된 새로운 그래핀(SeGnP)을 개발했다.
UNIST 관계자에 따르면 이 물질을 염료감응 태양전지의 상대 전극으로서 기존 백금 전극을 뛰어넘는 우수한 촉매 활성 및 안정성을 보였다.
백종범 교수는 “염료감응 태양전지의 상용화를 가로막던 원인 중 하나가 비싼 백금 촉매를 대체할 새로운 소재 개발이 늦어진 것”이라며 “셀레늄이 도입된 그래핀이 백금 전극을 대체하게 되면 염료감응 태양전지 상용화에도 기여할 것”이라고 말했다.
염료감응 태양전지는 염료가 흡착된 투명 반도체 전극, 전해질, 상대전극으로 구성된다.
전해질로는 주로 코발트(Co)나 요오드(I)가 쓰이며, 상대전극으로는 고가의 백금을 사용한다.
이번 논문에 제1저자로 참여한 주명종 UNIST 에너지 및 화학공학부 연구부교수는 “지금까지는 탄소 기반의 소재에서 백금 촉매를 뛰어넘는 물질이 나오지 않았다”며 “셀레늄이 도입된 그래핀은 코발트나 요오드 전해질에서 모두 백금을 능가하는 우수한 촉매 특성을 보여 염료감응 태양전지용으로 적용할 수 있었다”고 설명했다.
이어 “기존에 밝히지 못했던 탄소 기반 요오드 환원반응 메커니즘을 전기화학적인 방법과 계산화학을 결합해 세계 최초로 규명한 것”이라고 강조했다.
특히 이번 연구는 탄소 소재가 요오드 전해질에서 우수한 촉매 특성을 보인 최초의 사례로 기록됐다.
또 셀레늄이 도핑된 그래핀을 염료감응 태양전지의 전극으로 사용하자 1000번 사용한 뒤에도 초기의 전기화학적 특성을 유지하는 안정성을 보였다.
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