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겹겹이 쌓아 유기태양전지 효율 높인다

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겹겹이 쌓아 유기태양전지 효율 높인다

2014.10.27 18:00
부산大, 하층 태양전지 세계 최고 효율 6.81% 달성

황도훈 부산대 화학과 교수(왼쪽)와 제1저자 김지훈 연구원 - 부산대 화학과 제공
황도훈 부산대 화학과 교수(왼쪽)와 제1저자 김지훈 연구원 - 부산대 화학과 제공

유기태양전지는 쉽게 구부릴 수 있고 신문을 찍어내듯 대량인쇄가 가능한 것이 장점이지만 기존 실리콘 태양전지에 비해 발전효율이 낮아 상용화가 어려운 것이 단점이다.


황도훈 부산대 화학과 교수팀은 유기태양전지의 발전 효율을 높일 수 있는 소재를 개발하고 에너지 환경 분야 학술지 ‘에너지 및 환경 과학’ 온라인판 8일자에 발표했다.


유기태양전지의 발전효율은 약 10%로 이미 상용화된 실리콘 태양전지의 발전효율 18%에 크게 못 미친다. 태양전지 연구자들은 유기태양전지의 발전효율을 높이기 위해 여러 가지 방법을 시도했는데, 그중 하나가 최근 각광 받는 ‘텐덤 유기태양전지’다. 텐덤 유기태양전지는 각각 다른 파장의 햇빛을 흡수하는 유기태양전지를 겹겹이 쌓아 발전 효율을 높이는 방식이다.


그런데 텐덤 유기태양전지는 하부 셀(하층 태양전지)을 만든 뒤 그 위에 상부 셀을 만드는 열처리 과정에서 하부 셀이 훼손돼 발전 효율이 급격히 낮아지는 문제가 나타났다.


연구팀은 열 안정성이 우수한 유기반도체 고분자를 설계해 열처리 이후에도 최고 효율 6.81%를 낼 수 있는 하부 셀을 만들었다. 연구팀은 고효율의 상부 셀을 확보하면 12%이상의 발전 효율을 낼 수 있을 것으로 추측했다.


황 교수는 “상하부 셀 각각이 다른 파장대의 태양광을 흡수해야 시너지 효과를 내 고효율을 얻을 수 있다”며 “향후 기존에 사용되고 있는 태양전지 수준으로 향상시킬 수 있을 것”이라 말했다.

 

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