광주과학기술원(원장 선우중호) 신소재공학과 김동유 교수팀은 최근 유기물 전극을 이용해 높은 효율성을 유지하면서 제조 단가를 기존 재료에 비해 20분의 1 수준으로 낮출 수 있는 플라스틱 태양전지를 개발하는데 성공했다고 7일 밝혔다.
이 플라스틱 태양전지는 전도성이 뛰어난 유기물 전극을 이용한 데다 제작공정도 단순해 향후 신개념 태양전지 산업에서 새로운 부가가치 창출이 기대된다. 특히, 기존 투명전극으로 사용되고 있는 무기물 투명전극(ITO전극)을 저가의 유기물로 대체할 수 있다. 투명전극의 경우 가격이 비쌀 뿐만 아니라 휘게 하면 균열이 발생하는 문제로 ‘저가형 휘어지는 플라스틱 소자’ 구현에 한계가 있었다.
광주과기원 측은 미국 에너지성에서 공인된 폴리머(P3HT/PCBM) 태양전지 효율인 4%와 거의 비슷한 수준인 3.3%에 이르고 순수 재료비만 고려하면 기존에 사용된 투명전극 기반의 태양전지의 20분의 1 수준이라고 설명했다.
김 교수는 “이번 연구성과는 구부릴 수 있고 투명하며 가벼운 데다 가격 또한 저렴해 일회용 차세대 유기 전자소자 등에 광범위하게 활용할 수 있다”면서 “향후 유기 태양전지분야를 포함한 유기 전자공학 분야에서 국제적 연구를 선도할 수 있는 역량을 보여주겠다”고 말했다.
김 교수팀은 지난해 브러시 페인팅 및 분무증착법 등 플라스틱 태양전지의 제조 단가를 획기적으로 낮출 수 있는 신공정 기술을 개발한 바 있다.
한편, 이 기술은 ‘높은 전도성을 갖는 폴리머 전극을 이용한 효율적이고 유연한 ITO 없는 유기물 태양전지’라는 제목으로 재료공학 전문지인 ‘신소재(Advanced Materials)’ 최근호(10월 1일자 온라인판)에 게재됐다.
광주=김한식기자 hskim@