광전환 고효율 태양전지 열쇠 찾았다

KAIST·부산대 공동연구팀 개발… 차세대 휴대용 에너지원 기대

▲ 김범준 교수

▲ 우한영 교수

국내 연구진이 차세대 에너지원으로 각광받는 플라스틱 태양전지의 광전환 효율을 높이는 데 성공했다.

한국과학기술원(KAIST) 김범준, 부산대 우한영 교수 연구팀은 플라스틱 태양전지의 광전환 효율을 5% 이상, 기존 대비 1% 포인트 이상 높이는 데 성공했다고 29일 밝혔다. 연구결과는 기존의 태양전지를 대체할 수 있다는 점에서 주목받고 있다.

플라스틱 태양전지는 기존의 비싼 풀러렌(탄소원자가 오각형과 육각형으로 이뤄진 축구공 모양의 저분자)이 아닌 고분자와 고분자의 결합이어서 유연성과 안정성이 뛰어나다.

풀러렌 유기태양전지보다 상용화의 핵심요소인 기계적 안정성 뿐 아니라 열에 대한 안정성도 크게 향상시킬 수 있다.

하지만 플라스틱 태양전지는 풀러렌 유기태양전지에 비해 광전환 효율이 낮은 것이 단점이었다. 광 활성층을 형성하는 두 고분자가 잘 섞이지 않고 과도하게 분리되는 현상이 발생하기 때문이다.

이 현상은 전자의 생성과 운반을 저해하고 태양전지의 광전환 효율을 감소시키는 원인으로 작용하는 것이다.

연구팀은 전도성 고분자의 분자량과 구조를 조절함으로써 두 고분자가 잘 섞이지 않고 과도하게 분리되는 현상을 효과적으로 제어, 5% 이상의 높은 광전환 효율을 가진 태양전지를 개발했다. 연구팀은 현재 광전환 효율을 6%까지 끌어올렸는데 이는 이제껏 학계에 보고된 가장 높은 수치이다.

김범준 교수는 “이번 연구결과는 고분자 플라스틱 태양전지가 미래 에너지원, 특히 유연성이 필요한 휴대용 차세대 전자소자의 에너지원으로써 높은 응용 가능성을 보여준 사례”라고 의미를 부여했다.

이영록 기자 idolnamba2002@