UNIST, 58.5㎠ 고효율·대면적 유기태양전지 개발

UNIST·KIST 공동연구팀, 반도체 혼화성 조절로 뭉침 현상 제어
11.28%의 높은 전력변환효율 기록

김봉수 UNIST 교수팀(왼쪽부터 원내 고피 크리슈나 연구원, 엄두현 연구원, 김 교수)

UNIST와 KIST가 공동으로 대면적·고효율 유기태양전지를 개발했다.

UNIST(총장 이용훈)는 김봉수 화학과 교수팀이 손해정 KIST 차세대태양전지연구센터 연구팀과 공동으로 기존 대면적 유기태양전지 효율 저하의 원인인 유기소재뭉침 현상을 제어해 대면적·고효율 유기태양전지 개발에 성공했다고 17일 밝혔다.

유기태양전지는 상용 실리콘태양전지보다 가볍고 유연하며 반투명으로 제작할 수 있는 차세대 전지다. 하지만 소자 제작과정에서 발생하는 유기소재뭉침 현상으로 효율을 높이기 어려웠다.

공동연구팀은 유기소재가 섞이는 혼화성을 조절하고 뭉침현상을 제어해 이 문제를 해결했다.

먼저 전자를 받아들이는 전자수용체 끝단에 원자를 도입한 '비대칭 n형 반도체'와 고분자화합물을 이루는 두 종의 단량체를 결합한 새로운 'p형 공중합체(co-polymer) 반도체'를 개발했다.

이어 개발 반도체의 혼화성을 조절해 대면적상의 유기소재뭉침 현상을 제어했다. 박막의 거칠기를 수나노미터 단위에서 제어할 수 있는 균일한 광활성층 필름도 제작했다.

이렇게 만든 유기태양전지는 58.5㎠ 대면적에서도 11.28%의 높은 전력변환효율을 나타냈다. 비슷한 크기의 유기태양전지 평균 전력변환효율 6.69%와 비교해 두배 가까운 성능이다.

김봉수 교수는 “n형 반도체와 p형 반도체 간 혼화성 조절로 대면적 유기태양전지 성능을 향상시킬 수 있다는 것을 확인했다”며 “고효율 대면적 유기태양전지 개발과 상용화에 기여할 수 있을 것”이라고 말했다.

울산=임동식기자 dslim@etnews.com