휘어지는 유기태양전지 소재를 고가의 인듐 대신 은나노선을 대량 합성해 저가로 생산하는 기술이 개발됐다. 은나노선 자체는 고가지만 롤처럼 휘어지고 면적이 큰 물질로 만들어 유기태양전지에 적용함으로써 생산단가를 낮췄다. 기존 인듐 전지보다 30% 이상 효율이 높고 기존 투명전극보다 전극 단가를 60% 이상 낮췄다.
한국과학기술연구원(KIST·원장 이병권) 광전소재연구단 오영제 박사팀은 은나노선을 저렴하게 양산하는 기술을 개발하고 한국과 미국에 특허로 등록했다고 21일 밝혔다.
연구팀은 기술을 이용해 현재 널리 사용되는 인듐주석산화물(ITO) 투명전극을 대체할 수 있는 은나노선 기반 유기태양전지를 만들고 광변환 효율이 향상되는 원리도 규명했다.
휘어지는 유기태양전지를 만들기 위해서는 높은 전기전도성과 유연성을 동시에 갖는 투명한 전극이 필요하다. 그러나 기존 투명전극 소재인 인듐은 가격이 높고, 유연성도 낮았다. 때문에 성능과 비용, 유연성 측면에 장점이 있는 탄소나노튜브(CNT), 그래핀, 산화아연(ZnO) 등의 장점을 복합한 하이브리드형 전극 연구가 활발하다.
연구팀은 은을 변형해 태양전지에 사용했다. 은나노선이 포함된 용액을 플라스틱 기판에 코팅하는 방식의 저렴한 용액 공정을 활용해 롤투롤(Roll-To-Roll) 방식의 대면적 투명전극을 생산했다.
개발한 기술은 대면적으로 제작이 가능하고 저가인데다 유연성이 높아 휘어지는 태양전지에 적합하다.
연구팀은 “은나노선 투명전극의 낮은 표면 거칠기와 우수한 전기적·광학적 특성으로 인해 플렉시블 디스플레이, 터치스크린 패널, OLED 등 유연한 전자소자에 다양하게 적용할 수 있다”며 “인듐주석산화물을 대체할 투명전극 사업화에 적합한 기술”이라고 밝혔다.
권건호기자 wingh1@etnews.com
