포스텍 연구진이 차세대 태양전지 효율을 14%까지 높일 수 있는 고분자 신물질 합성에 성공했다.
박태호 포스텍 화학공학과 교수와 김관우 통합과정 연구팀은 페로브스카이트 기반 태양전지를 설계할때 사용되는 저분자 스파이로 물질을 대체할 수 있는 고효율 고분자 정공 전달물질(명칭: TTB-TTQ)을 합성하는 데 성공했다고 16일 밝혔다.
페로브스카이트(Perovskite)는 부도체와 반도체, 도체 성질은 물론이고 초전도 현상까지 보이는 특이한 구조 결정구조 물질이다. 최근 에너지 변환효율이 높아 학계 주목을 받고 있다. 박 교수 연구팀은 새로 합성한 고분자 정공전달 물질로 페로브스카이트 태양전지 효율을 14.1%까지 끌어올리는 기술을 개발했다. 학계에 보고된 고분자 정공 전달물질 중 최고 수준이다.
연구팀이 합성한 신물질은 에너지 준위 조절이 가능하고 가공이 용이하도록 하는데 초점이 맞춰졌다. 연구팀은 첨가제를 이용하면 물질 표면 상태가 섬유형태로 거칠게 변하는데 이로 인해 전하가 효율적으로 이동할 수 있게 된다는 사실을 밝혔다.
이번 연구는 다양한 정공 전달물질을 합성하기 위한 새로운 방법을 제시했다는 점에서 의미가 있다. 태양전지뿐만 아니라 다른 광전자공학(Optoelectronics) 전자소자에 적합한 전도성 고분자를 만들 때도 이를 응용할 수 있을 것으로 기대된다.
박태호 교수는 “페로브스카이트 태양전지 효율을 극대화하기 위해 고분자 정공 전달 물질을 합성할 수 있는 방법을 제시했다는 데 의미가 있다”며 “향후 고효율 태양전지나 유연한 전자기기 등을 상용화할 수 있는 기술 기반이 될 것”이라고 말했다.
이번 연구는 한국연구재단과 미래창조과학부 글로벌 프런티어 사업 ‘나노기반소프트일렉트로닉스 연구단’ 지원을 받아 진행됐다. 연구결과는 최근 재료과학분야 권위지 ‘어드밴스트에너지머터리얼스(Advanced Energy Materials)’에 소개됐다.
포항=정재훈기자 jhoon@etnews.com
