포스텍 연구팀이 단 한 번의 인쇄로 여러번 접었다 펴도 문제없는 태양전지를 개발했다.
조길원 포스텍 화학공학과 교수와 김민·박종환 박사팀은 수평구조로 되어 있어 유연성을 획기적으로 향상시킨 유기태양전지 기술을 개발했다고 17일 밝혔다.
이번 연구성과는 최근 재료과학 분야 권위지인 ‘어드밴스트 에너지 머터리얼스(Advanced Energy Materials)’지 표지논문으로 발표됐다. 이번 연구는 그동안 휘어지기는 하지만 여러 차례 구부릴 수는 없었던 유기태양전지의 문제점을 크게 개선했다는 점에서 주목받고 있다.
유기태양전지는 실리콘과 같은 딱딱한 무기소재가 아닌 유연한 유기소재를 광활성 물질로 사용하여 인쇄하듯 간단한 공정으로 만들 수 있다. 또 지지하는 기판을 플라스틱으로 만들면 휘거나 구부릴 수 있어 웨어러블 전지나 벽에 부착하는 필름형태의 전지 응용으로 각광받고 있다.
하지만 유기태양전지는 기판-전극-광활성층과 전극이 여러 층으로 겹겹이 쌓인 수직 구조다. 이에 따라 전극끼리 연결시키는 복잡한 공정이 필요하고, 사용하는 기판과 전극 소재가 딱딱해 접거나 휠 수는 없었다.
연구팀은 아예 구조를 바꾸어 새롭게 수평 형태의 구조를 만들었다. 단 한개의 층을 이용하는 이 태양전지는 수 천회 구부려도 광전효율이 그대로 유지됐다. 또 햇빛이 광활성층에 직접 도달하는 구조이기 때문에 굳이 빛을 끌어 모으기 위해 투명 기판을 고집할 필요가 없게 된다. 게다가 전극을 미리 패턴했기 때문에 여러 공정이 필요 없고 한 번의 코팅으로 완성된다는 것도 큰 장점이다.
이 기술을 이용하면 신문처럼 가볍고 접을 수 있는 새로운 개념의 태양전지 개발은 물론이고 복잡한 소자 제작공정도 단순화시킬 수 있어 차세대 태양전지 상용화에도 기여할 것으로 기대된다.
한편 이번 연구는 미래창조과학부가 추진하는 글로벌프론티어사업(나노기반소프트일렉트로닉스연구단)의 지원으로 수행됐다
포항=정재훈기자 jhoon@etnews.com
