▲ 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.