[충청뉴스 이성현 기자] 한국과학기술연구원(KIST)은 차세대태양전지연구센터 손해정 박사 연구팀이 유기태양전지 대면적화 기술을 개발했다고 8일 밝혔다.
3세대 태양전지에 속하는 유기태양전지는 프린팅 형태로 제작 후 건물 외벽이나 유리창에 붙여 활용할 수 있어 도심 태양광 발전 핵심기술로 기대를 모으고 있다.
그러나 태양 빛을 흡수해 이를 전력으로 전환하는 광활성 영역이 0.1㎠ 이하의 매우 작은 크기에 머물러 있고, 실질적으로 전력 수급이 가능한 면적인 수㎡로 확장할 때 발생하는 성능감소와 재현성 문제는 상용화에 걸림돌로 여겨지고 있다.
연구팀은 유기태양전지 내 광활성층의 조성형태와 유기태양전지의 제작과정 중 용액공정에 주목했다.
연구팀은 응집화가 잘 일어나는 소재와 상호작용해 응집을 막을 수 있는 고분자 첨가제를 개발했다. 결과적으로 고분자 첨가제가 포함된 삼성분계 광활성층을 구현했으며 광활성층 내 응집현상을 방지하고 나노 단위에서 구조 제어가 가능해져 태양전지 성능향상과 동시에 태양전지 가동 중 빛에 의해 상승하는 온도에 대한 안정성을 확보했다.
이를 통해 기존에 대표적으로 쓰이는 이성분계 소재와 비교 했을 때 보다 성능이 23.5% 이상 향상된 14.7%의 태양전지모듈 효율을 달성했으며 85℃ 가열 환경에서도 1000시간 동안 초기효율의 84% 이상을 유지함으로써 효율과 안정성을 동시에 입증했다.
손해정 박사는 “고품질의 대면적 용액공정이 가능한 태양전지 소재의 핵심원리를 제안함으로써 유기태양전지 상용화에 가까워졌다”며 “후속연구를 통해 상용화가 이뤄지면 건물 외벽이나 자동차 등에 쉽게 적용해 전기를 자급자족 하는 친환경 발전이 가능하고, 모바일 및 사물인터넷 기기의 전력 공급원으로 활용될 수 있을 것”이라고 말했다.
