-기존 대비 에너지 변환효율 25%이상 향상

[헤럴드경제=김상일(대구) 기자]대구경북과학기술원(DGIST)이 고분자태양전지 효율 향상 기술을 개발, 기존 대비 에너지 변환 효율 25%이상 향상시킬 수 있는 길을 열었다.

DGIST는 에너지연구부 우성호 선임연구원 연구팀이 경북대 김영규 교수 연구팀과 공동으로 고분자 나노 박막층을 이용한 표면처리기술을 사용해 태양전지 효율을 기존 대비 25%이상 개선할 기술을 개발했다고 16일 밝혔다.

이번 연구에서 DGIST는 고분자태양전지 제작공정 중 산화아연 표면에 폴리에틸렌이민(PEI) 수용액을 나노미터 두께로 얇게 처리해 기존 7% 효율에서 25% 이상 향상된 8.9%까지 끌어올렸다. 또 두께를 최적화해 9% 이상의 광전효율을 달성해 고분자태양전지 상용화 가능 효율인 10%에 근접한 평균효율을 확보했다.

DGIST 연구팀은 고분자가 포함된 유기물 기반으로 제작된 고분자태양전지는 초박형, 초경량, 유연성, 저가격 등의 장점으로 차세대 태양전지로 각광받고 있지만 빛에너지를 전기에너지로 변환하는 효율(광전효율)이 낮아 상업화에 어려움이 있었다고 전했다.

연구팀은 폴리에틸렌이민 수용액을 전자수송층에 얇게 코팅하며 광활성층과 전자수송층 사이의 높은 에너지 장벽에 의한 전하 손실을 낮춰 전자의 수송을 원활하게 만들어 광전효율을 높였다.

DGIST는 이번 기술 개발을 통해 앞으로 고분자태양전지 상용화뿐만 아니라 유기발광디스플레이(OLED), 유기트랜지스터 등 유기반도체 소자 분야에도 응용할 수 있을 것으로 기대하고 있다.

우성호 선임연구원은 “이번 연구결과는 광활성층 재료나 공정장비의 교체없이 고분자태양전지의 효율을 크게 향상시킬 수 있는 핵심기술”이라며 “차세대 태양전지로 주목받는 고분자태양전지의 상용화를 선도할 수 있을 것”이라고 강조했다.

한편 이번 연구결과는 에너지재료 분야의 세계적 국제학술지인 ‘어드밴스드 에너지 머티리얼즈(Advanced Energy Materials)지’ 1월 8일자 온라인판에 게재됐다.