"실내 광전지, 제법이네"…세계 최고 효율 36% 달성

고려대, 자기조립단층 기반 소재 활용
1800시간 후에도 초기 효율 95% 유지

심재원 고려대 교수

박재홍 이화여대 교수

김태혁 제1저자(고려대 석박사 통합과정)

실내조명 환경에서 태양광 발전 효율을 세계 최고 수준으로 끌어 올린 기술이 개발됐다.

한국연구재단은 심재원 고려대 전기전자공학부 교수 연구팀이 박재홍 이화여대 화학나노과학과 교수 연구팀과 공동으로 차세대 실내용 유기 광전지 광학 효율과 안전성을 높이는 기술을 개발했다고 31일 밝혔다.

실내용 유기광전지는 실내조명과 같은 낮은 세기의 빛 에너지에서 전력을 생산하는 것으로, 저전력 실내 전자장치의 차세대 광원으로 주목받고 있다. 현재까지 개발된 실내 광전지는 전력변환 효율과 수명이 낮다는 한계가 있었다.

연구팀은 자기조립단층(SAM) 기반의 재료 중 특정 물질(2PACz)을 광활성층에 적용해 실내 광전지의 재결합과 누설 전류를 억제함으로써 광학손실을 최소화했다. 또 특정 물질(2PACz)로 처리한 인듐주석산화물(ITO)을 사용해 보다 효율적인 경로로 전하 이동을 수행할 수 있게 구현했다.

이를 통해 일반 실내조명 환경에서 36% 이상에 달하는 세계 최고 효율을 기록했다고 연구팀은 설명했다. 아울러 캡슐화 없이 대기 중에서 1800시간 후에도 초기 효율의 95% 이상을 유지해 장기적 안전성이 매우 우수한 것을 확인했다.

심재원 고려대 교수는 "실내 광전지가 높은 효율과 장기적 안정성을 동시에 달성할 수 있음을 보여준 연구결과로, 웨어러블 전자 기기와 실내 환경 등에서 기존 전원의 의존도를 낮추는 데 기여할 것"이라고 말했다.

이 연구결과는 국제 학술지 '나노 에너지(지난 3월 7일)'에 실렸다.이준기기자 bongchu@dt.co.kr