쭉쭉 늘어나는 태양전지 개발, 웨어러블 기기에 사용 기대

KAIST 김범준 교수팀이 개발한 스트래처블 유기태양전지의 모습과 특성/KAIST 제공

신축성이 있어 쭉쭉 늘어날 수 있고, 효율은 세계 최고 수준인 태양전지가 개발됐다. 앞으로 웨어러블 기기 등에 활용될 것으로 기대된다.

KAIST 생명화학공학과 김범준 교수 연구팀이 높은 전기적 성능과 신축성을 동시에 갖는 새로운 형태의 전도성 고분자 물질을 개발해 이런 스트레처블(stretchable·늘어나는) 유기태양전지를 구현했다고 26일 밝혔다.

유기 태양전지(organic solar cells)는 빛을 받아 전기를 생산하는 광 활성층이 유기물로 구성되는 전자소자다. 기존 무기 재료 기반 태양전지에 비해 가볍고 유연하다는 장점이 있어 웨어러블 전자소자로도 활용이 기대된다. 하지만 기존에는 신축성이 있는 고효율 태양전지가 거의 없어 웨어러블 소자로 구현되지 못했다.

연구팀은 이런 문제를 해결하기 위해 전기적 성질을 가지는 전도성 고분자에 고무처럼 늘어나는 고신축성 고분자를 화학 결합하는 방식을 시도했다. 개발된 전도성 고분자는 높은 전기적 성능과 기계적 신축성을 동시에 가진다. 특히 현재 세계 최고 수준의 광전변환효율 (19%)을 가지는 것이 확인됐다. 신축성 또한 좋아 40% 이상 잡아당겨도 작동한다.

김범준 교수는 “이번 연구를 통해 세계 최고성능의 스트레쳐블 유기 태양전지를 개발했을 뿐만 아니라 새로운 개념의 고분자 소재 개발을 통해 자유형상 및 신축성을 요구로 하는 다양한 전자소자에 응용가능한 소재 원천 기술을 개발했다는 것에 큰 의의가 있다ˮ라고 밝혔다. 이번 연구는 국제 학술지 `줄(Joule)’에 지난 1일 게재됐다.