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‘휘는 태양전지’ 실용화 가능해진다

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2018년 01월 24일 16:50 프린트하기

KIST 광전하이브리드연구센터 손해정 박사팀이 고분자 신소재를 광활성층으로 사용한 유기태양전지를 테스트하고 있다. - KIST 제공
KIST 광전하이브리드연구센터 손해정 박사팀이 고분자 신소재를 광활성층으로 사용한 유기태양전지를 테스트하고 있다. - KIST 제공

태양빛을 받아 전기를 만드는 ‘태양전지’는 보통 딱딱한 판 형태로 만든다. 기둥이나 지붕 등 다양한 곳에 설치할 수 있는 ‘휘어지는 태양전지’도 있지만 발전 효율이 낮아 실용화가 어려웠다.

 

국내 연구진이 세계 최고 효율의 유기태양전지 제작 기술을 개발했다. 유기태양전지는 고분자 소재로 만들어져 가볍고 유연하다. 휘어지는 태양전지 실용화가 가능해질 것으로 기대된다.

 

손해정 한국과학기술연구원(KIST) 광전하이브리드연구센터 연구원팀은 유기태양전지를 프린팅 공정으로 제작할 수 있는 신소재를 개발했다고 24일 밝혔다. 프린터로 서류를 인쇄하듯이 태양전지 회로를 빠르게 찍어내는 프린팅 공정으로 만든 것이다.

 

지금까지 전 세계적으로 보고된 유기태양전지는 0.1㎠ 이하의 작은 면적에선 고효율을 보이지만 넓은 면적에서는 효율이 떨어졌다. 손 연구원팀은 태양전지 내에서 빛을 흡수해 전기를 생산하는 광활성층의 소재인 고분자 물질을 개발했다. 이 물질은 비교적 용액에 잘 녹기 때문에 저온에서도 제작이 가능하다.

 

연구팀이 개발한 고분자 소재는 기존 소재와 비교해 1㎠ 면적을 기준으로 약 30%의 효율 향상을 보였다. 최고 광전변환효율은 9.45%로, 세계적으로 보고된 유기태양전지 효율 중 최고 수준이다.

 

또한 기존의 유기태양전지는 광활성층 두께가 100nm(나노미터, 1nm는 10억분의 1m) 이상인 경우 효율이 감소하는 경우가 대부분이었다. 반면 KIST 연구팀이 개발한 고분자 광활성층은 두께 350nm 이상으로 제작했을 때 오히려 효율이 향상됐다. 두께와 면적에 제약 없는 유기태양전지 개발이 가능해, 향후 건물 유리창이나 아웃도어 제품 등 다양한 분야에 적용 할 수 있을 것으로 보인다.

 

손 연구원은 “이번 연구 성과로 유기태양전지의 성능 향상 뿐 아니라 대량생산 가능성을 높일 수 있게 됏다”며 “향후 유기태양전지 상업화를 위한 가이드라인을 제시할 수 있을 것”이라고 말했다.

 

이번 연구 결과는 에너지 분야 국제학술지 ‘어드밴스드 에너지 머티리얼스(Advanced Energy Materials)’ 최신호 표지논문으로 선정됐다.

 

 

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