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유기 태양전지 효율 7.5%, 세계 최고 기록 달성

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유기 태양전지 효율 7.5%, 세계 최고 기록 달성

2016.02.02 18:00
광주과학기술원(GIST), 표면 패턴 단순화…고효율 유기 태양전지 모듈 구조 개발

국내 연구진이 대면적 유기 태양전지의 모듈을 새로 개발해 세계 최고 효율을 달성하는 데 성공했다.

 

유기 태양전지는 태양전지에서 빛을 받으면 전하를 생성하는 영역인 ‘광활성층’을 플라스틱 같은 유기물로 만드는 태양전지다. 광활성층을 실리콘으로 만드는 기존의 단단한 태양전지와 달리 가볍고 유연해 차세대 태양전지로 주목받고 있지만 효율이 낮다는 단점이 있다.

 

특히 인쇄하듯 찍어낸 대면적 유기 태양전지의 효율은 실험실에서 작은 면적으로 만든 유기 태양전지 효율의 60~70% 밖에 되지 않아 상용화의 걸림돌이 돼왔다.    

 

이광희 광주과학기술원(GIST) 교수팀은 대면적 유기 태양전지의 효율을 높이기 위해 유기 태양전지 모듈에 들어가는 복잡한 패턴에 주목했다. 유기 태양전지에는 전자(음전하) 수송층과 정공(양전하) 수송층이 이루는 패턴이 있는데 이를 없애기로 한 것이다. 

  

세계 최고의 효율(7.5%)을 기록한 대면적 유기 태양전지 모듈의 모습.  - GIST 제공
7.5%로 세계 최고 효율을 기록한 대면적 유기 태양전지 모듈. - 광주과학기술원(GIST) 제공

 

연구팀은 유기 태양전지의 두 수송층을 연결할 복잡한 패턴 대신 단순한 ‘줄무늬 패턴’을 넣었다. 줄무늬 패턴을 찍는 방법은 간단하다. 패턴을 코팅을 할 수 있는 특수 장비로 인쇄하듯 찍어내기만 하면 된다. 

 

이 방법으로 제작한 유기 태양전지의 효율은 7.5%. 이는 실험실에서 구현한 작은 유기 태양전지 효율의 90%에 맞먹는 것으로, 현재 대면적 유기 태양전지 모듈 중 가장 높은 효율이다. 

 

연구팀은 이번 연구 결과가 미래 화석연료를 대체할 차세대 대체 에너지인 유기 태양전지의 산업화를 한 단계 앞당길 것으로 기대하고 있다.

 

연구 결과는 네이처의 자매지인 ‘네이처 커뮤니케이션즈’ 1월 5일자에 실렸다.

 

 

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