유기 태양전지 효율 높였다

유기태양전지의 장점은 경제성과 범용성이다.

유기태양전지는 저렴하게 합성 가능한 유기 고분자를 유연한 필름 등에 코팅하는 방법(용액 공정)으로 제작한다. 이 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. 하지만 기존 적층형 유기태양전지는 11% 이상의 광전변환효율을 달성하는데 어려움이 있었다. 용액 공정 상 이뤄지는 불필요한 전류 손실 때문이다. 또한 태양전지의 성능을 좌우하는 개방전압의 경우 1.50 ~ 1.65V가 일반적이었다.

국내 연구팀이 1.72V의 높은 개방전압과 11.4%의 효율을 달성한 적층형 유기태양전지를 개발했다고 밝혔다.



25일 한국연구재단에 따르면 김진영 울산과학기술원(UNIST) 교수, 부산대 진성호 교수 연구팀은 불소(F) 작용기를 도입한 유기 고분자를 개발하고 각 구성 요소의 최적화를 통해 이 같은 성과를 달성했다. 불소 작용기는 유기 고분자의 탄소(C)-수소(H) 결합에서 수소 대신 전자가 많은 불소가 치환된 것으로 유기 태양전지에서 개방전압을 높이는 역할을 한다.

김진영 교수는 “기존 적층형 유기태양전지가 가지고 있던 문제점들을 보완함으로써 11%이상의 고효율화에 성공했다”면서 “이를 기반으로 더욱 높은 효율의 적층형 유기태양전지를 개발하고 상용화에 한발짝 다가설 수 있는 계기가 되었으면 한다”고 말했다.

미래창조과학부·한국연구재단의 기후변화대응사업, 기초연구사업(개인연구)을 통해 수행된 이번 연구결과는 국제학술지인 어드밴스트 에너지 머티리얼즈에 지난 17일 게재됐다.