국내 연구진이 종이처럼 여러 번 접어도 기능을 잃지 않는 태양전지를 개발했다.

조길원 포스텍 화학공학과 교수팀은 수천 번 구부려도 효율이 떨어지지 않는 유기물 태양전지를 만드는 데 성공했다고 17일 밝혔다.

지금까지 개발된 유기물 태양전지들은 구부릴 수는 있어도 여러 번 반복하면 기판에 균열이 생기거나 부서지는 단점이 있었다. 여러 개의 기판을 위로 쌓아올리는 수직적 구조 때문이었다. 조 교수팀은 전극을 수평하게 이어붙이는 방식으로 만드는 새로운 개념의 유기물 태양전지를 착안했다.

연구진은 2개의 전극을 양쪽으로 이어붙인 뒤 그 위에 태양빛을 받아 전자를 발생시키는 광활성층을 덮어 태양전지 박막의 층수를 최소화시켰다. 그랬더니 수천 번 구부려도 빛을 번기로 변환시키는 효율이 떨어지지 않았다.

현재 개발한 태양전지의 효율은 불과 2~5% 정도지만 연구진은 수직구조 태양전지만큼 성능을 개선할 수 있을 것으로 내다보고 있다.

특히 수평구조 유기물 태양전지는 수직구조와 달리 태양빛과 광활성층을 직접 만나게 만들었기 때문에 전극을 투명하게 만들 필요가 없다. 또 인쇄하듯 유기물 용액을 이용해서 찍어내는 방식으로 쉽게 제작할 수 있다.


조길원 교수팀의 연구 성과가 표지 논문으로 실린 학술지 ‘어드밴스드 에너지 머티리얼스’. - 포스텍 제공
연구진은 “이 기술을 이용하면 신문처럼 가볍고 접을 수 있는 새로운 개념의 태양전지 개발이 가능하다”며 “복잡한 소자 제작공정도 단순화시킬 수 있어 차세대 태양전지 상용화에도 기여할 것”이라고 말했다.

연구 결과는 국제학술지 ‘어드밴스드 에너지 머티리얼스(Advanced Energy Materials)’ 4일자에 게재됐다.

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