태양광 시장이 지난해 16.5GW에서 2011년 올해 20GW 이상의 시장 규모로 형성되면서, 저비용 및 고효율 차세대 태양전지 개발에 대한 투자가 활발히 진행되고 있다. 3세대 태양전지로 일컬어지는 염료감응태양전지에 대한 연구개발 역시 한국, 일본 기업들을 중심으로 꾸준히 개발돼 상업화를 눈앞에 두고 있다.

염료감응형 태양전지(Dye-Sensitized Solar Cell, DSSC)는 1991년 스위스 그라첼 교수가 광전변환효율 7.1%을 네이처(Nature)지에  발표를 통해 알려지게 됐으며, 금속산화물 TiO2(이산화티탄) 표면에 염료(루테늄계(Ru) 염료)를 침지(浸漬)시켜 광전기 화학적 반응에 의해 전기를 생산하는 태양전지다. 



염료감응형 태양전지(DSSC)는 태양으로부터 입사되는 에너지의 약 44%에 해당하는 가시부 파장영역의 광을 효과적으로 이용하기 위해 가시부에 선택적 광흡수대를 가지는 색소분자를 이용하고 있다.

또한 태양에너지를 흡수하는 염료분자와 여기전자를 통한 전하의 이동을 담당하는 wide band gap 반도체의 역할이 분리돼 있고, 염료분자에서 생성된 정공은 산환-환원 프로세스를 이용한 전해질에 의해 환원되는 비교적 간단한 소자 구조를 가지며 제작 방법 또한 간단해 많은 관심을 모으고 있다. 구동 방식은  광합성의 원리를 적용하고 있으며, 소재 또한 친환경 재료다. 



염료감응형 태양전지(DSSC)는 기존 실리콘 태양전지에 버금가는 높은 에너지 효율을 나타내고 있으며, 저비용 및 고효율과 함께 다양한 응용성을 지니고 있다. 기존 실리콘 태양전지에 버금가는 에너지 변환효율을 갖고 있으며, 생산 원가가 실리콘 태양전지의 5분의 1 수준으로 저렴해 차세대 태양전지로 주목받고 있다.

염료감응형 태양전지는 10~11% 정도의 상용화 효율을 나타내고 있고, 저비용의 제조설비 및 공정기술로 인해 발전단가를 1/2수준으로 낮출 수 있으며, 유연한(flexible) 기판에 투명한 태양전지로 응용 가능한 장점 덕분에 전 세계적으로 집중적인 연구가 행해지고 있다.



2011년 초까지는 소형 염료감응형 태양전지가 시장의 대부분을 차지할 것으로 예상되나, 2012~2013년에는 SDI, 동진쎄미켐, 티모와 같은 한국 업체와 Corus, Sharp, DNP, 3G Solar 등과 같은 해외 업체의 BIPV 제품이 본격적으로 상업화가 이뤄지면, 향후 50% 이상을 차지할 것으로 전망된다. 

염료감응형 태양전지의 응용제품으로는 현재 건물 일체형 태양전지(BIPV)가 가장 유력해, 시장의 50% 이상을 차지할 것으로 보인다. 현재 주요 시장을 형성하고 있는 포터블 전자 기기용 충전기 시장도 20% 내외로 발전할 것으로 보인다.