고분자 나노박막층을 이용한 표면처리기술로 태양전지 효율을 기존 대비 25% 이상 향상시킬 수 있는 기술이 개발됐다.
우성호 대구경북과학기술원(DGIST) 에너지연구부 선임연구원과 김영규 경북대 화학공학과 교수는 나노박막 표면처리기술로 태양전지 효율을 크게 향상시키는 기술을 개발했다고 16일 밝혔다.
연구팀은 이번에 고분자 태양전지 제작공정 가운데 산화아연표면에 폴리에틸렌이민(PEI) 수용액을 나노미터 두께로 얇게 처리함으로써 태양전지 효율을 기존 7%에서 8.9%로 끌어올렸다.
또 두께를 최적화해 9% 이상의 광전효율을 달성하면서 고분자 태양전지의 상용화 가능 효율인 10%에 근접한 평균 효율을 확보했다.
고분자 태양전지는 초박형, 초경량, 유연성, 저가격 때문에 차세대 태양전지로 각광받고 있지만 빛에너지를 전기에너지로 변환하는 광전효율이 낮아 상용화에 어려움이 있었다.
연구팀은 이번 연구에서 폴리에틸렌이민 수용액을 전자수송층에 얇게 코팅하며 광활성층과 전자수송층 사이의 높은 에너지 장벽에 의한 전하 손실을 줄이는 데 초점을 맞췄다.
이번 기술 개발로 고분자 태양전지 상용화뿐만 아니라 유기발광디스플레이(OLED), 유기트랜지스터 등 유기반도체소자분야에도 응용할 수 있을 것으로 기대했다.
우성호 선임연구원은 “광활성층 재료나 공정장비의 교체없이 고분자 태양전지의 효율을 향상시킬 수 있는 핵심기술”이라며 “차세대 태양전지로 주목받는 고분자 태양전지의 상용화를 선도할 수 있을 것”이라고 말했다.
이번 연구결과는 최근 에너지재료 분야 세계적 학술지인 `어드밴스트 에너지 머티리얼즈(Advanced Energy Materials)` 온라인판에 게재됐다.
한편, DGIST 에너지연구부는 현재 차세대 태양전지라 불리는 CZTS(구리·아연·주석·황), 염료감응형, 유기고분자 등 다양한 종류의 유무기 반도체를 이용한 태양전지와 차세대 하이브리드 태양전지 개발에 박차를 가하고 있다.
대구=정재훈기자 jhoon@etnews.com
