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경상대 연구진 인쇄용 유기태양전지 재료 개발
경상대학교 권순기 교수팀 (왼쪽부터 권순기·박광훈·이광희·이선규·이종훈).

경상대학교 연구진이 공기 중에서 광활성층 두께 조절에 따른 효율 감소가 적은 인쇄용 유기태양전지 재료를 개발하는데 성공했다.

이번 연구는 인쇄용 유기태양전지 제작에 큰 걸림돌이었던 광활성층 두께에 대한 효율 변화를 최소화함으로써 상용화에 기여할 것으로 기대된다.

경상대학교 공과대학 고분자공학과 권순기 교수 연구팀이 수행한 이번 연구결과는 에너지 분야 최고 학술지 중의 하나인 ‘첨단 에너지 재료(Advanced Energy Materials)’에 게재됐다고 21일 밝혔다. 

유기태양전지는 플라스틱과 같은 유기물 기반으로 가볍고 유연해 인쇄 공정으로 대량 생산이 가능해 차세대 에너지원으로 주목받고 있다.

현재 유기태양전지의 광전변환효율이 15% 이상인 고효율 유기태양전지 재료가 보고되고 있지만 대부분 광활성층 두께가 100nm(나노미터) 이하에서 최적화돼 있을 뿐만 아니라 두께에 따른 소자 성능의 의존성이 매우 커 실제 인쇄 공정을 통해 상용화하는 데 가장 큰 걸림돌로 여겨지고 있다.

연구팀은 유기광활성층의 내부 형상이 두께에 따라 극심한 차이를 보이며 이러한 내부 형상의 변화가 유기태양전지 소자 성능을 저해하는 주요 원인인 것을 밝혀냈다.

이를 극복하기 위해 광활성 재료인 비풀러렌계 억셉터의 곁사슬에 알콕시 기의 위치와 모양을 조절한 신규 재료를 개발해 광활성 재료간의 표면에너지 차이를 감소시키는 기술을 통해 필름의 내부 형상이 두께에 따라 균일하게 형성되도록 제어했다.

이를 통해 인쇄공정에서 광활성층 두께가 약 70~300nm에서도 광전변환효율 감소가 적은 유기태양전지를 개발하는데 성공했다.

연구팀 관계자는 “이러한 접근법으로 광활성층 재료설계 및 형태학적 구조 제어를 통해 인쇄 공정을 이용한 유기태양전지 실용화에 한발 더 다가서게 될 것”이라고 설명했다.

이현찬 기자  hclee3949@hanmail.net

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