고분자를 사용해 유연성과 내구성을 획기적으로 향상한 유기태양전지가 개발됐다. 차세대 플렉서블 기기나 웨어러블 기기용 전지 상용화 가능성을 높였다는 평가다.
한국과학기술원(KAIST) 김범준 생명화학공학과 교수팀과 김택수 기계공학과 교수팀은 기존 유기태양전지에 사용하는 풀러렌을 고분자로 대체해 기존보다 신축성은 60배 이상, 내구성은 470배 이상 향상시켰다고 12일 밝혔다.
차세대 플렉서블·웨어러블 기기 에너지원은 유연하며 휴대가 가능해야 한다. 유기태양전지는 무기태양전지에 비해 유연하고 가벼우며 우수한 빛 흡수력과 낮은 공정단가 등이 장점이다. 하지만 기존 유기태양전지는 효율은 높지만 그 안에 포함된 풀러렌의 잘 깨지는 성질 때문에 플렉서블 소자에 사용하기에는 내구성이 부족한 것이 상용화 한계였다.
연구팀은 풀러렌 대신 ‘N형 전도성 고분자’를 사용해 풀러렌 기반 유기태양전지보다 내구성이 뛰어나면서 동시에 높은 효율로 전력을 생산할 수 있음을 최초로 밝혀냈다.
김범준 교수는 “고분자 태양전지가 높은 효율뿐만 아니라 소자의 기계적 특성을 획기적으로 향상시킬 수 있음을 확인했다”며 “다양한 부착형, 휴대용 소자 구현을 앞당겨 산업계에 큰 파급효과가 있을 것으로 예상된다”고 말했다.
연구결과는 국제 학술지 ‘네이처 커뮤니케이션즈(Nature Communications)’ 9일자 온라인에 게재됐다.
권건호기자 wingh1@etnews.com
