한국연구재단, 늘어나는 유기 태양전지 소개

[충청뉴스 이성현 기자] 국내 연구진이 개발한 ‘늘어나도 작동하는 고효율 스트레쳐블 유기 태양전지’가 소개됐다.

한국연구재단은 한국과학기술원(KAIST) 김범준 교수와 경상대 김윤희 교수 연구팀이 고성능 신규 고분자 전자 받개 소재를 개발하고, 이를 이용해 여러 방향으로 자유롭게 늘어나는 고효율 스트레쳐블 유기 태양전지를 제작했다고 13일 밝혔다.

웨어러블 전자소자의 전원공급장치는 휴대용 태양전지 사용이 필수적이다. 이때 사용되는 태양전지는 높은 광전변환 효율과 함께 다양한 신체 움직임으로 야기되는 잡아당김과 늘어남 같은 인장에도 성능을 유지할 수 있는 내구성이 요구된다.

하지만 유기 태양전지를 구성하는 기존의 광활성 고분자물질은 높은 광전효율을 위해 다중 접합 고리(fused ring) 형태의 주쇄를 채용했고 그 결과 딱딱하고 경직된 분자 구조가 유기 태양전지 광활성층의 신축성을 낮춰 인장에 대한 기계적 내구성이 크게 저하됐다.

연구팀은 고분자 물질 내에서 기계적 스프링 역할을 하는 ‘유연 링커’를 도입하여 스프링처럼 높은 기계적 특성을 가지는 신규 고분자 전자 받개 물질 ‘PYFS-RRg’을 개발했다.

또 ‘PYFS-RRg’를 통해 최고 수준의 광전변환효율 및 잡아당겨도 높은 신축성을 띄는 고분자 유기태양전지를 개발했다. 실제로 늘어나도 작동하는 고성능·고신축성 고분자 태양전지를 구현했다.

아울러 인체유해도가 낮은 용매를 사용해서 웨어러블 소자 사용에 적합함을 확인했다.

김범준 교수는 “이번 연구는 차세대 웨어러블 전자 기기에 필수적인 전력 공급원인 고성능 소재고유형 신축태양전지를 개발했다는 것에 큰 의의가 있다”고 설명했다.