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태양전지 수명 늘리는 새로운 정공수송층 소재 개발

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태양전지 수명 늘리는 새로운 정공수송층 소재 개발

2019.04.11 14:06
KIST 백경열 책임연구원이은 에너지 생산 효율이 높으면서도 안전성이 큰 유기태양전지를 만들 수 있는 새로운 고분자 물질을 개발했다. KIST 제공
KIST 백경열 책임연구원이 에너지 생산 효율이 높으면서도 안전성이 큰 유기태양전지를 만들 수 있는 새로운 고분자 물질을 개발했다. KIST 제공

국내 과학자들이 효율과 안전 두 마리 토끼를 다 잡을 수 있는 태양전지 재료를 개발했다.

 

백경열 KIST 미래융합기술본부 물질구조제어연구센터 책임연구원 연구팀은 에너지 생산 효율이 높으면서도 안전성이 큰 유기태양전지를 만들 수 있는 새로운 고분자 물질을 개발해 국제학술지 '합성 과학과 기술' 12일자에 발표했다.  

 

연구팀은 태양전지의 핵심 구성요소인 정공수송층으로 쓸 수 있는 새로운 고분자 복합소재를 개발했다. 기존에 많이 사용됐던 전도성 고분자(PEDOT:PSS)는 강한 산성수용액과 만났을 때 전극 분해현상이 일어나 사용할 수 있는 용매가 제한적이고 전도성이 낮아 효율이 저하돼 수명이 짧다는 한계가 있었다. 

 

연구팀은 전도성이 있는 블록공중합체와 카본소재를 이용해 복합소재를 개발했다. 이 소재로 만든 정공수송층은 기존 정공수송층의 문제를 보완하면서도 성능이 훨씬 뛰어났다. 

 

이 소재는 산성이 아닌 중성상태에서도 다양한 용매에 용해될 수 있어 용액기반 공정이 훨씬 수월하다. 또 산성수용액에 닿아도 전극 부식현상이 적어 실제 태양전지를 구동하는 환경에서도 장시간 고효율을 유지할 수 있다. 용액공정 후 간단히 열처리를 하면 기존 정공수송층 소재보다 전기전도도가 5배 이상 뛰어난 것이 확인됐다. 
 
백경열 박사는 “이번에 개발한 정공수송층 소재는 유기 태양전지 내의 기존 문제를 보완하는 한편 에너지변환 효율을 높일 수 있을 것"이라며 “향후 유기태양전지뿐만 아니라 다양한 유기광전자소자에도 널리 활용되길 바란다"고 기대했다. 

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