유기 태양전지 효율성과 수명연장을 동시에…

  • 경제/과학
  • 대덕특구

유기 태양전지 효율성과 수명연장을 동시에…

고두현 교수·KIST 권석준 박사 다성분계 유기태양전지 기술 개발

  • 승인 2017-02-12 11:15
  • 신문게재 2017-02-13 13면
  • 최소망 기자최소망 기자
▲ 고두현 교수
▲ 고두현 교수
국내연구진이 미래 신재생 에너지원으로 불리는 '유기 태양전지'의 효율을 높이고 수명을 연장한 기술을 개발했다.

유기 태양전지는 실리콘 등 무기 물질 대신 가시광을 흡수하는 유기 물질을 광 흡수층으로 사용하는 태양전지다.

얇은 막으로도 태양광 대부분을 흡수할 수 있어 미래 신재생 에너지원으로 주목받고 있다.

한국연구재단은 경희대 응용화학과 고두현 교수<사진>와 한국과학기술연구원(KIST) 권석준 박사가 공동으로 기존 태양전지보다 효율과 수명을 획기적으로 늘린 4성분계 유기 태양전지기술을 개발했다고 12일 밝혔다.

태양빛을 받아 생성된 전자를 주는 물질인 도너(donor)와 태양빛을 받아 생성된 전자를 받는 물질인 억셉터(accepter)가 혼합된 유기물질로 유기 태양전지는 만들어진다.

하지만, 유기태양전지 작동 중에는 도너와 억셉터가 지속적으로 분리돼 효율과 수명이 지속적으로 저하됐다.

▲ 프린팅 기법으로 제작 가능한 대면적 유기 태양전지 도식도.
▲ 프린팅 기법으로 제작 가능한 대면적 유기 태양전지 도식도.
이에 연구팀은 도너와 억셉터가 아닌 서로 다른 종류의 고분자 도너 2종류와 탄소 원자 2종류가 포함된 억셉터 물질을 특정 비율로 혼합하는 4성분계 '벌크 이종 접합(bulk heterojunction)' 방법을 개발해 태양전지에 적용했다.

벌크 이종 접합은 서로 다른 성분을 갖는 벌크 단위의 물질 간의 접합으로 일반적으로, 보통 도너와 업섹터 한 쌍으로 이루어진 접합을 말한다. 그 결과 비교적 높은 온도인 65℃도에서 1년 간 보관했을 때 초기 광전 변환 효율이 초기 효율 대비 72% 이상 유지했다.

기존 태양전지가 1개월 내 성능이 초기 효율 대비 절반 이하로 급감하는 것과는 대조적이다.

여름 자동차 내부 실내 온도인 95℃보다 높은 섭씨 120℃에 이르는 혹독한 고온에서도 1개월 내 성능이 초기 광전변환 효율의 약 70% 이상을 유지했다.

또 다성분계 벌크 이종 접합 태양전지는 광흡수 영역을 확대시키고 도너과 억셉터 간의 계면을 높여 효율이 약 11% 향상되기도 했다.

이밖에 다성분계 태양전지에 사용되는 광흡수 물질의 흡수 영역과 물질 간의 비율에 따라 푸른색에서 붉은색까지 사람의 눈에 보이는 색상 차이를 미세하게 조절할 수 있는 특징이 있다.

고두현 교수는 “이 연구는 유기 태양전지의 효율과 안정성을 동시에 향상시킬 수 있는 새로운 플랫폼 기술을 개발한 것에 의미가 있다” “눈에 보이는 색상의 차이를 미세하게 조절할 수도 있어 건물 창이나 외벽에 미학적인 용도로 사용하는 창호형 태양전지로 적용할 수 있을 것으로 기대된다”고 설명했다.

이 연구 결과는 미래창조과학부와 한국연구재단 기초연구사업의 지원을 받아 수행됐으며, 지난달 16일 국제적인 학술지 '네이처 커뮤니케이션즈(Nature Communications)'에 게재됐다.

최소망 기자 somangchoi@

중도일보(www.joongdo.co.kr), 무단전재 및 수집, 재배포 금지

기자의 다른기사 보기

랭킹뉴스

  1. 역투 펼치는 한화이글스 새 외국인 투수 짐머맨
  2. 경주의 대표 관광지 '금장대'
  3. 숨통 튼 홈플러스…영업 정상화까진 '첩첩산중'
  4. 천안시의회 권오중 의원, 독립기념관 품은 흑성산 자락 대규모 수목장 조성 전면 재검토 촉구
  5. 닻 올린 유성 장대 A구역, 조합설립인가… 시공사 선정 등 후속 절차 진행
  1. [취임 인터뷰] 대전 역세권부터 빵타워까지…황인호표 동구 혁신 시동
  2. 천안시, 천흥2일반산단 승인·고시…북부권 첨단산업 클러스터 본격화
  3. 민선 9기 대전시 조직개편 추진... AI와 시민에 방점
  4. [오늘과내일] 가슴에 불 지르는 지방의회 원구성
  5. ‘순환인사 확대’에 맞선 대전경찰 “대책 없는 제도 대응”

헤드라인 뉴스


1.1조원 `새빛가속기` 첫 삽… 오창, 국가첨단연구 거점 도약

1.1조원 '새빛가속기' 첫 삽… 오창, 국가첨단연구 거점 도약

국가 전략기술 경쟁력을 좌우할 초대형 연구시설인 한국새빛가속기(KLS) 건설이 충북 청주 오창에서 본격적으로 시작됐다. 첨단 연구장비를 국내에서 안정적으로 활용할 수 있는 기반이 마련되면서 반도체와 바이오, 이차전지 등 미래 산업의 연구개발 역량을 높이는 전환점이 될 것이라는 기대가 커지고 있다. 방사광가속기는 전자를 빛의 속도에 가깝게 가속해 만들어지는 강력한 방사광을 이용하는 연구시설이다. 원자 수준에서 물질의 구조와 특성을 분석할 수 있어 신소재 개발과 신약 연구, 반도체 공정 개선 등 첨단 산업 전반에서 활용되는 국가 핵심..

"상가 공실, 전국 최대 수준" 세종시, 민관 협력으로 해법 찾는다
"상가 공실, 전국 최대 수준" 세종시, 민관 협력으로 해법 찾는다

"전국 최대 수준의 공실률, 이로 인한 정주 여건 악화와 만족도 저하 우려." 민선 5기 세종시정에서 이 같은 문제를 해결하기 위한 민관 협력 기구와 정책 이행을 위한 추진단이 구성돼 본격적인 활동에 나설 전망이다. 단순히 상권 활성화를 위한 의견 수렴에 머물지 않고, 부서 간 벽을 허문 기구를 통해 의사 결정을 내린 뒤 현실화까지 동력을 끌어가겠다는 취지다. 27일 한국부동산원에 따르면 올해 1분기 기준 세종지역 일반상가 공실률은 21.5%로 전국에서 가장 높은 수준을 기록했다. 특히 이 가운데 중대형 상가(3층 이상 또는 연면적..

세종 찾은 김민석 "국회 완전 이전 불가피, AI 의사당으로"
세종 찾은 김민석 "국회 완전 이전 불가피, AI 의사당으로"

김민석 전 총리(더불어민주당)가 27일 세종시를 찾아 국회 완전 이전을 전제로 한 전 세계 유일의 'AI 의사당 건립' 필요성을 주장했다. 이날 오전 세종시청을 찾은 김 총리는 금주 당권 경쟁 본선 레이스 시작을 알리며 국가의 중원이자 중심인 충청권, 특히 세종에서 집권당의 첫 전대를 개시한다는 의미를 부각했다. 그는 여의도에 지역구를 둔 국회의원으로서 2033년 건립 예정인 국회 세종의사당의 완전 이전 필요성을 강조하고 나섰다. 분원 이전으로 국정 운영의 중심인 정부와 여의도 국회, 세종의사당으로 쪼개진다면, 과도한 행정 비효율을..

실시간 뉴스

지난 기획시리즈

  • 정치

  • 경제

  • 사회

  • 문화

  • 오피니언

  • 사람들

  • 기획연재

포토뉴스

  • 여름방학에 배우는 사자소학 여름방학에 배우는 사자소학

  • ‘덥다 더워’…쉴 새 없이 돌아가는 에어컨 실외기 ‘덥다 더워’…쉴 새 없이 돌아가는 에어컨 실외기

  • 역투 펼치는 한화이글스 새 외국인 투수 짐머맨 역투 펼치는 한화이글스 새 외국인 투수 짐머맨

  • ‘우린 더위 몰라요’…한화생명볼파크 썸머 페스티벌 ‘우린 더위 몰라요’…한화생명볼파크 썸머 페스티벌