유기태양전지 성능·수명 2배 이상 높여

환원 그래핀이 도입된 유기태양전지 모식도. 환원 그래핀은 완벽한 구조를 갖는 그래핀에 비해 결함이 많지만 저렴한 가격으로 대량생산과 용액공정이 가능한 장점이 있다. 환원 그래핀이 삽입된 유기태양전지는 소자의 성능과 수명이 기존에 비해 2배 이상 뛰어나다.

가볍고 자유자재로 구부러지면서도 저렴해 신재생에너지로 각광받고 있는 유기태양전지의 성능과 수명을 획기적으로 향상시키는 기술이 국내 연구자의 주도로 개발됐다. 광주과학기술원 신소재공학부 김동유(48) 교수팀은 인듐주석산화물(ITO) 전극과 유기물 사이에 기존에 사용하던 물질인 '피닷:피에스에스(PEDOT:PSS)' 대신에 화학적 방법으로 만든 환원 그래핀을 삽입해 소자의 성능을 높이고 수명을 2배 이상 향상시키는 데 성공했다고 5일 밝혔다. 유기태양전지는 실리콘 태양전지에 비해 가볍고 구부릴 수 있으며 낮은 가격에 소자를 제작할 수 있는 장점이 있지만 다른 태양전지에 비해 수명이 짧다는 단점을 지녔다. 유기태양전지에서 전극과 유기물의 접촉면은 소자의 성능과 수명에 매우 중요한 역할을 하는데 지금까지 피닷:피에스에스라는 소자가 가장 널리 사용돼왔다. 하지만 이 소자의 경우에도 성능은 우수하지만 높은 산성으로 소자의 수명이 짧은 단점이 있었다. 김 교수팀은 화학적 방법으로 만든 환원 그래핀을 피닷:피에스에스 대신에 삽입하자 소자의 성능과 수명이 2배 이상 향상되는 것을 실험을 통해 밝혀냈다. 김 교수는 "이번에 개발된 기술은 유기태양전지뿐만 아니라 유기발광 디스플레이와 같은 유기전자소자의 수명 향상에 널리 적용할 수 있는 신기술로 우리나라의 신재생에너지 활성화를 위한 새로운 원천기술이 될 것으로 기대한다"고 연구의의를 밝혔다. 연구결과는 재료공학 분야의 권위 있는 학술지인 '어드밴스드 머티리얼스(Advanced Materials)'지에 표지논문으로 최근 게재됐다.