'고효율·대면적' 유기 태양전지 기술 개발

한국과학기술연구원(KIST) 차세대태양전지연구센터 손해정 박사팀이 유기태양전지를 넓은 면적으로 만들어도 성능이 유지되는 기술을 개발했다.

27일 KIST에 따르면 연구진은 빛을 받아 전기가 만들어지는 광활성층을 세 종류의 유기반도체 소재로 제작했다. 58.5㎠로 만든 대면적 유기태양전지 모듈은 세계 최고 수준인 14.04%의 광전 변환효율을 달성했다.

유기태양전지는 건물 벽면이나 옥상의 외장재, 창문 등에 프린팅 하는 방법으로 제작이 가능해 도심형 태양광 발전의 핵심기술로 주목 받고 있다. 하지만 지금까지의 고효율 유기태양전지들은 실험실 수준에서 개발된 0.1㎠ 미만의 좁은 면적이다.

넓은 면적의 모듈을 제작할 때 발생하는 성능감소와 재현성 문제로 상용화에 어려움을 겪어 왔다.

연구진은 유기태양전지 내 광활성층의 형태에 주목했다. 광활성층은 일반적으로 p형과 n형의 반도체 소재를 이용해 인쇄방식으로 쉽게 제작 할 수 있다. 하지만 광활성층을 만들때 용매증발 과정에서 p형 고분자가 뭉치면서 불균일한 구조를 만들어 낸다.

연구진은 새로운 광활성층을 사용해 58.5㎠ 크기의 유기태양전지를 만들어 세계 최고 수준인 14.04%의 광전 변환효율을 달성했다. 기존 두 종류의 유기반도체 소재로 만든 태양전지의 광전 변환효율은 12.59%였다.

내구성도 향상됐다. 85도 온도에서 가속화테스트를 진행할 경우 1000시간 성능을 유지한다. 이는 일반적인 환경에서 5년 정도 성능이 유지되는 것을 뜻한다.