최근 국내 연구진이 저온에서 높은 공정 신뢰성을 보이며 대면적 제작이 가능한 고효율 유기태양전지를 개발했다고 밝혔다.

24일 한국과학기술연구원(KIST)에 따르면 광전하이브리드연구센터 손해정 박사팀은 대면적으로 프린팅이 가능한 저온공정용 고분자 신소재를 통해 고효율의 유기태양전지를 개발했다.

손 박사팀은 기존 고분자 광활성층 소재를 대체하는 새로운 고결정성의 전도성 고분자를 개발해 태양전지 광활성층 소재로 이용했다. 연구진이 개발한 고분자는 기존보다 높은 용해도를 보여 저온에서 용액을 이용한 공정으로 넓은 면적에서도 손쉽게 광활성층 제작이 가능했다.

손 박사팀은 기존의 고결정성 고분자의 지나친 뭉침 현상을 해결할 수 있는 제3의 물질(단량체)를 고분자 공중합체에 도입 및 합성을 통해 용액공정에 적합한 새로운 고분자 소재 제작에 성공했다. 결과적으로 1cm2 활성영역을 기준으로 기존 고분자를 이용한 소자에 비해 30% 가량의 효율 향상을 보였으며, 최고 9.45%의 높은 광전변환효율을 기록했다.

손 박사팀이 개발한 신규 광활성층 고분자 소재로 광활성층의 두께를 350 나노미터(nm) 이상으로 제작했을 때, 오히려 광전변환효율이 향상되는 특징을 보였다. 대면적 유기태양전지 모듈 제작에 우수한 적합성을 보인 것.

손 박사는 “이번 연구를 통해 유기태양전지의 성능뿐 아니라 대면적화에 중요한 기여를 할 것으로 보인다”고 말하며, “향후 유기태양전지의 상업화를 위한 소재 개발에 가이드라인을 제시 할 수 있을 것”이라고 밝혔다. 

이번 연구는 과학기술정보통신부(장관 유영민) 지원으로 KIST 기관고유사업으로 수행됐다. 연구결과는 에너지 분야의 국제학술지 ‘Advanced Energy Materials’(IF: 16.721, JCR 분야 상위 2.05%) 12월 27일 온라인 게재됐으며, 2018년 최신호에 표지논문(Front Cover)으로 선정돼 게재될 예정이다.