나노선 이용 고성능 유기 태양전지 개발 성공

종이처럼 가볍고 유연한 차세대 에너지소자로 주목받고 있는 유기태양전지의 효율을 획기적으로 향상시킬 수 있는 기술이 개발됐다.

포스텍은 지난 3일 조길원 화학공학과 교수(58)와 이재원 박사(32), 조새벽 박사(27) 연구팀이 유기태양전지용 반도체 고분자가 코팅과정에서 나노선 형태로 자기조립되는 현상을 밝히고, 이를 응용해 태양전지의 효율을 향상시킬 수 있는 기술을 개발했다고 밝혔다.

대학측은 미래창조과학부의 ‘나노기반 소프트일렉트로닉스연구단’의 지원으로 수행된 이번 연구성과는 재료분야 세계적 권위지 ‘어드밴스트 머티리얼즈’ 최신호 표지논문에 발표됐다고 덧붙였다.

연구팀은 유기태양전지용 반도체 고분자의 분자 간 상호작용을 간단한 인쇄 공정으로 조절해 결정화도가 높은 고분자 나노선을 만들었다. 연구팀은 빛 흡수를 낮추는 이러한 곁가지를 사용하는 대신 다양한 혼합용매를 사용해 분자 간 상호작용을 효과적으로 조절했다. 특히 인쇄공정 중 용매의 증발 과정을 제어하면 반도체 고분자가 나노선 형태가 된다는 것을 발견했다.

이러한 반도체 고분자 나노선은 광활성층 내에서 빛에 의해 생성된 전류의 ‘고속도로’ 역할을 해 전류의 손실을 최소화하며, 이를 통해 기존 태양전지에 비해 광전류의 생성을 2.5배 이상, 효율을 60% 이상 증가시킬 수 있었다.

조 교수는 “이번 연구성과는 유기태양전지용 반도체 고분자가 인쇄되는 과정에서 나노선으로 만들어지는 원리를 처음으로 밝힌 것”이라고 설명했다.

포항=마창성기자 mcs12@yeongnam.com

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