UNIST, 상온에서도 잘 휘는 차세대 태양전지 개발

국내 연구진이 고온 열처리 없이도 상온에서 잘 휘는 유기 태양전지를 개발했다.
6일 박혜성 UNIST 에너지 및 화학공학부 교수팀은 '그래핀 전극'과 '산화아연 나노입자'를 활용해 유연하면서도 전력 효율이 높은 유기 태양전지를 개발했다고 밝혔다.
유기 태양전지는 가볍고 제작비가 저렴해 차세대 에너지원으로 각광받고 있다. 최근에는 12% 이상의 고효율을 달성하는 등 성능도 개선되는 추세다. 그러나 주로 전극에 딱딱한 소재를 쓰기 때문에 잘 휘어지지 않는 게 한계로 지목됐다. 웨어러블 전자기기 등에 다양하게 적용되려면 유연해야 한다.
연구진은 이 같은 문제를 극복하기 위해 유연한 그래핀을 전극 물질로 활용했다. 이어 그래핀 전극 위에 전하를 이동시키는 전하수송층 물질로 산화아연 나노입자를 선택해 코팅했다. 그 결과, 그래핀 전극 기반 유기 태양전지로는 최고 수준인 8.2%의 고효율을 달성했다. 100회 넘게 굽힘 시험을 해도 80% 이상 초기효율이 유지됐다.

그래핀 위에 산화아연 나노입자를 코팅할 때 열 처리를 하지 않았다는 점도 이번 연구의 주된 성과다. 고온 열처리 과정을 뺌으로써 전체 공정을 단순화한 것이다. 박혜성 교수는 "유연하고 효율 높은 유기 태양전지를 열처리 없이 제작할 수 있다"며 "프린팅 공정과 더불어 상온 공정까지 적용하면 유기 태양전지의 대량생산도 가능해질 것"이라고 내다봤다.
이번 연구는 국제학술지 '나노 레터스(Nano Letters)' 1월 30일자 온라인에 실렸다.
[김윤진 기자]