KAIST, 신축성·전기적 성능 모두 갖춘 태양전지 개발

김범준 교수 연구팀, 새로운 고분자 물질로 세계 최고 성능 구현
높은 전기적 특성 및 신축성 동시 확보, 국제 학술지 게재
첨단 웨어러블 전자소자 전력 공급원으로 활용 가능

[대전=뉴시스] KAIST가 개발한 전도성 고분자의 화학구조 및 해당 소재가 사용된 스트레처블 유기 태양전지의 성능.(사진=KAIST 제공) *재판매 및 DB 금지

[대전=뉴시스] 김양수 기자 = KAIST는 생명화학공학과 김범준 교수팀이 높은 전기적 성능과 신축성을 동시에 갖는 새로운 형태의 전도성 고분자 물질을 개발해 세계 최고 성능의 스트레처블 유기태양전지를 구현하는데 성공했다고 26일 밝혔다.

유기태양전지는 빛을 받아 전기를 생산하는 광활성층이 유기물로 구성되는 전자소자로 무기재료 기반 태양전지에 비해 가볍고 유연해 몸에 착용하는 웨어러블 전자소자에 사용 가능하다.

태양전지는 전자소자의 전력을 공급하는 필수 소자지만 기존 고효율 태양전지는 신축성을 갖기 어려워 웨어러블 소자로 구현하는데 한계가 있다.

이번에 김범준 교수팀은 높은 전기적 성질을 갖는 전도성 고분자에 고무처럼 늘어나는 고신축성 고분자를 화학 결합으로 연결해 높은 전기적 성능과 기계적 신축성을 동시에 갖는 새로운 형태의 전도성 고분자를 개발했다.

개발된 고분자는 현재 세계 최고 수준의 광전변환효율(19%)을 보유한 유기태양전지를 구현할 수 있고 기존 소자들에 비해 10배 이상 높은 신축성을 보인다.

이를 통해 40% 이상 잡아당겨도 작동하는 세계 최고성능의 스트레처블 태양전지를 실현할 수 있어 사람이 착용가능한 태양전지로 응용 가능하다.

KAIST 이진우·이흥구 연구원이 공동 제1 저자로 참여하고 기계공학과 김택수 교수, 생명화학공학과 리섕 교수팀이 공동으로 진행한 이번 연구 결과는 국제 학술지 '줄(Joule)'에 지난 1일 출판됐다.(논문명: Rigid and Soft Block-Copolymerized Conjugated Polymers Enable High-Performance Intrinsically-Stretchable Organic Solar Cells).

김범준 교수는 "이번 연구를 통해 세계 최고 성능의 스트레쳐블 유기 태양전지를 개발헸다"며 "새로운 개념의 고분자 소재 개발을 통해 자유형상 및 신축성을 요구하는 다양한 전자소자에 응용가능한 소재 원천기술을 개발했다는 데 큰 의의가 있다"고 말했다.

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