코팅기술로 제작 가능, 휴대용 전자기기에 사용 기대

한국연구재단은 UNIST 김진영 교수와 부산대 진성호 교수 연구팀이 소자 특성을 고려한 고효율 적층형 유기태양전지를 개발했다고 밝혔다.

유기태양전지의 장점은 경제성과 범용성이다. 유기태양전지는 저렴하게 합성 가능한 유기 공액 고분자를 유연한 필름 등에 코팅하는 방법으로 제작한다. 때문에 두루마리형 디스플레이와 입는 컴퓨터 등 휴대용 전자기기에 널리 쓰일 수 있다. 특히 페로브스카이트 태양전지와 비교하면 소자 제작이 간단하고, 약 100nm 정도의 얇은 박막으로 반투명하게 만들 수 있어 상품에 적용하기 쉽다는 장점도 있다.

기존 적층형 유기태양전지는 11% 이상의 광전변환효율을 달성하는 데 어려움이 있었다. 용액 공정 상 이뤄지는 불필요한 전류 손실 때문이다. 태양전지의 성능을 좌우하는 개방전압의 경우도 1.50 ~ 1.65V가 일반적이었다.

연구팀은 불소(F) 작용기를 도입한 유기 공액 고분자를 개발하고 각 구성요소의 최적화를 통해 11.4%의 광전변환효율과 이례적으로 높은 1.72V의 개방전압을 달성했다.

김진영 교수는 “기존 적층형 유기태양전지가 가지고 있던 문제점들을 보완함으로써 11% 이상의 고효율화에 성공했다”며 “이를 기반으로 더욱 높은 효율의 적층형 유기태양전지를 개발하고 상용화에 한 발짝 다가설 수 있는 계기가 되었으면 한다”고 연구의 의의를 밝혔다.

한편 이번 연구성과는 미래창조과학부와 한국연구재단의 기후변화대응사업 및 기초연구사업(개인연구)을 통해 수행됐다. 국제학술지인 어드밴스트 에너지 머티리얼즈에 7월 17일 게재됐다.