▲ 그래핀을 이용한 특허출원 건수(미공개 포함) 및 동향.

최근 신소재인 그래핀과 신재생에너지 기술인 태양전지를 결합한 기술이 각광받고 있다.

특허청(청장 김호원)에 따르면 그래핀을 이용한 태양전지에 관한 특허출원이 2008년 4건, 2009년 12건, 2010년 33건, 2011년 42건으로 최근 크게 증가하는 것으로 나타났다.

그래핀은 탄소나노튜브(CNT), 풀러린(Fullerene)처럼 탄소로 구성된 나노물질이며, 탄소나노튜브를 평면으로 펼쳐놓은 모습으로 2차원 평면형태를 가지고 있다.

그래핀은 구리보다 100배 이상 전기가 잘 통하고, 반도체로 주로 쓰이는 단결정 실리콘보다 100배 이상 전자를 빠르게 이동시킬 수 있다. 또한 단 한 개의 탄소층으로 구성돼 있기 때문에 빛을 잘 투과시키고 자유롭게 구부러질 수 있다.

이런 특성으로 인해 그래핀은 전자 정보 산업분야의 신소재로 주목받고 있다.

태양전지는 광기전력 효과를 이용해 태양광선의 빛에너지를 전기에너지로 전환하는 반도체 소자로 공해가 없고, 자원이 무한해 신재생에너지 기술 중에서 상품성이 뛰어나지만 효율이 낮아 발전 단가가 높고, 초기 투자비용이 높다는 단점이 있다.

태양전지의 효율을 높이고 단가를 낮추는 방법으로 소재분야의 기술개발이 활발해 그래핀을 태양전지에 이용하는 기술이 주로 출원된다.

태양전지의 전극에는 일반적으로 은, 알루미늄 등의 금속박막을 사용하고 있으나, 그래핀을 태양전지의 전극이나 도전층, 도전성 물질로 사용하여 태양전지의 효율을 높이는 것이다.

특허출원된 기술은 그래핀의 높은 전도도를 이용한 전극이나 도전층, 그래핀의 빛을 투과시키는 특성을 이용한 탄소기반 나노소재 투명 전극, 그래핀의 유연성을 이용한 플렉서블 기판의 전극 등이다.

이러한 기술들을 박막 태양전지, 염료감응 태양전지, 유기태양전지 등에 적용하는 다양한 연구개발이 이루어지고 있는 것으로 나타났다.

특허청 관계자는 “그래핀의 상용화 기술 및 대량생산 기술의 개발과 더불어 태양전지의 고효율화와 저가화를 위한 소재분야의 기술개발이 앞으로 더욱 활발할 것이고, 이와 관련된 특허출원도 계속 증가할 것”이라고 밝혔다.