인공 광합성에서 세계 최고의 효율 7.2 %

　도요타 그룹의 도요타 중앙 연구소는 2021 년 4 월 21 일, CO 2 와 물에서 유용한 물질을 합성하는 '인공 광합성'을 실제 크기의 태양 전지를 이용하여 실현 변환 효율 7.2 %를 달성했다고 발표했다. 36cm 각의 태양 전지를 이용한 것으로,이 클래스에서는 세계 최고의 변환 효율이된다고한다.

　인공 광합성은 말 그대로 인공적으로 식물의 광합성과 같은 현상을 발생시키는 기술. 광합성은 식물의 생명 활동에 이용되는 현상으로, 태양 에너지를 이용하여 이산화탄소 (CO2)와 물 (H2O)에서 탄수화물 등의 유기 화합물을 생성한다. 이 현상을 인위적으로 발생시킬 수 있다면, 지구 온난화의 요인 인 CO2의 감소에 기여할뿐만 아니라 환경 부하가 높은 물질을 배출하지 않는 새로운 청정 에너지를 얻을 수로서 높은 관심을 모으고있다.

도요타 중앙 연구소가 연구를 진행하고있는 인공 광합성은 반도체와 분자 촉매를 이용한 방법으로 CO 2 의 환원 반응과 물의 산화 반응을 수행 전극을 조합 상온 상압에서 포름산 (유기물)를 합성 한다는 것. 지금까지의 변환 효율은 2015 년에 달성 한 당시 세계 최고의 4.6 %였다.

　인공 광합성을 사회 구현하기 위해서는 변환 효율을 유지하면서 사용하는 태양 전지 셀 (인공 광합성 셀)을 실제 크기로 확장 할 필요가있다. 그러나 셀 확장 및 변환 효율의 양립은 지금까지 기술적으로 곤란 해왔다.

　그래서 도요타 중앙 연구소는 태양 광으로 생성 된 전자를 남김없이 포름산의 합성에 사용할 수있는 새로운 셀 구조와 전극을 고안. 이 기술은 생성 된 전자의 양에 대한 전극 면적의 밸런스가 좋고, 동시에 포름산 합성에 필요한 전자, 수소 이온, CO 2 를 전극 전면에 끊임없이 공급 수 있다고한다.