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UNIST, 고효율 '유기 태양전지' 공정화 효율 높일 대체물질 개발

기사승인 2018.07.11  16:22:46

백주희 기자

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8면  
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  ▲ UNIST 연구진. 뒷줄 왼쪽부터 정성우 ·이병규 ·정민규 ·이정호 ·이상면 연구원 앞줄 왼쪽부터 오지연 ·조용준 연구원, 양창덕 교수, 샨샨첸(Shanshan Chen) 박사.jpg  
 

미래형 태양전지로 주목받는 ‘유기 태양전지’의 상업화에 청신호가 켜졌다.

유기 태양전지는 가볍고 만들기 쉬워 상용화 가능한 수준(10%)를 넘어섰지만 공정화가 까다로워 상업화는 더뎠다. 햇빛을 받아 전류를 만드는 부분(광활성층)이 두꺼워지면 효율이 떨어져 공정화가 까다로웠기 때문이다.

11일 UNIST(총장 정무영)에 따르면 에너지 및 화학공학부의 양창덕 교수팀은 유기 태양전지의 광활성층에 ‘풀러렌(fullerene)’ 대신 단분자 물질(IDIC)을 써서 12.01% 높은 효율을 구현했다.

특히 새 광활성층은 300나노미터(㎚, 1㎚는 10억 분의 1m)까지 두꺼워져도 효율을 유지했다. 유기 태양전지 상용화를 위한 공정 설계에 훨씬 유리해진 부분이다.

양창덕 교수는 “지금까지 유기 태양전지의 광활성층은 100㎚ 정도로 얇아 대면적 프린팅 공정에 적용하기 어려웠다”며 “새로 개발한 광활성층은 300㎚ 정도로 두꺼워져도 효율을 유지할 수 있어 상용화를 위한 공정이 훨씬 수월해질 것”이라고 말했다.

현재 우리가 사용하는 태양전지는 대부분 실리콘(Si) 반도체를 이용하는 ‘무기 태양전지’다. 이 태양전지는 효율이 높고 안정적이라는 장점이 있지만, 만들기 까다롭고 비싸며 유연하지 않다.

가볍고 유연하며 제작이 쉬운 ‘유기 태양전지’는 안정성과 재현성 측면에서 강점이 있다. 특히 상용화 가능한 수준인 10% 효율은 이미 달성한 상태라, 과학자들은 상용화에 걸림돌이 되는 문제를 해결하는 기술에 집중하고 있다. 이번 연구에서 양창덕 교수팀은 ‘광활성층의 두께 문제’를 해결해 대면적 프린팅 공정에 한 발 다가갔다.

양창덕 교수는 “이번 연구는 비 풀러렌 계열의 유기 태양전지의 광활성층을 위한 소재 합성에 새로운 길을 제시했다”며 “앞으로 고효율 유기 태양전지 제작과 상용화에 크게 기여할 것”이라고 기대했다.

이번 연구는 에너지와 환경 분야에서 권위 있는 학술지인 ‘에너지 및 환경과학(Energy&Environmental Science, EES)’ 6월 22일자 온라인판에 게재됐다. EES는 영국왕립화학회(Royal Society of Chemistry)에 의해 발행되는 세계적인 권위지다.


백주희 기자 qorwngml0131@iusm.co.kr

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