지스트 공동연구팀 "유기 태양전지 공정 간소화 기술" 개발

"효율 높이고 수명 대폭 늘려"…국제 저명학술지 '어드밴스드 사이언스'게재

(왼쪽부터) 강홍규 박사, 이광희 소장, 정소영 박사(제1저자)(지스트 제공)/뉴스1

(광주=뉴스1) 조영석 기자 = 지스트(광주과학기술원·총장직무대행 박래길)가 영국 임페리얼컬리지 런던 공동연구팀과 함께 스스로 얇은 층을 형성하는 물질을 활용해 유기 태양전지의 코팅 공정을 간소화하고 높은 효율과 긴 수명을 확보하는데 성공했다고 30일 밝혔다.

이번 연구 성과는 재료과학 분야의 저명한 국제학술지인 '어드밴스드 사이언스(Advanced Science)' 4월 25일자에 게재됐다.

유기 태양전지는 실리콘을 이용한 무기태양전지에 비해 저렴할 뿐만 아니라 가볍고 유연하며 투명하다는 장점이 있다. 특히 건물과 자동차의 창문이나 유리온실에 필름으로 부착하는 등 다양한 산업에 활용할 수 있어 꾸준한 연구가 진행되고 있다.

하지만 역구조 유기 태양전지에 널리 사용되는 산화아연은 자외선을 흡수하면 광촉매현상을 일으켜 전기를 만드는 광활성층을 분해시키기 때문에 빛을 흡수하는 능력이 떨어져 전기 생산 효율이 크게 저하된다.

지스트 차세대에너지연구소 강홍규 박사, 이광희 소장과 영국 임페리얼컬리지 런던 공동연구팀은 단분자 물질인 '풀러렌 기반 자기조립 소재(이하 C60-SAM)'를 산화아연 위에 도포, 스스로 보호층을 형성토록 하여 산화아연의 안정성을 확보하고 전지의 효율과 수명을 개선했을 뿐만 아니라 코팅 공정을 간소화하는데도 성공했다.

특히 유기 태양전지의 효율이 10% 떨어지기까지 걸리는 시간이 기존 20여 분에서 8시간으로 약 24배 늘어나는 등 전지 수명이 대폭 개선됐다.

강홍규 박사는 "역구조 유기 태양전지의 전자수송층과 광활성층 사이에서 발생하는 안정성 문제를 자기조립층을 이용한 보호막 형성이라는 새로운 방식으로 해결했다"며 "유기 태양전지는 코팅 공정을 하나만 줄이더라도 양산성을 크게 개선할 수 있어 상용화에 큰 도움이 될 것"이라고 말했다.

이번 연구는 과학기술정보통신부의 기후변화대응기술개발사업, 신진연구자지원사업 및 차세대에너지연구소 주관 지스트 개발과제 등의 지원을 받아 수행됐다.

kanjoys@news1.kr