아주대는 투명하고 유연한 소재의 유기 태양전지 전극을 개발했다고 14일 밝혔다.
박성준 전자공학과 교수·김종현 응용화학생명공학과·대학원분자과학기술학과 교수 연구팀은 이번 연구를 통해 연성이 좋은 금속 중 하나인 은(Ag) 금속을 초박막 형태로 쌓아 유연성이 뛰어난 투명 하부 전극을 제작했다.
그동안 태양광 발전은 태양전지는 무겁고, 어두운 색을 띄는 데다 유연하지 못해 다양한 형태로 활용하기에는 어려움이 많았다. 이에 최근 학계와 산업계는 롤러블·웨어러블 기기나 곡면의 건물과 지붕에 활용할 수 있고, 창문이나 비닐하우스 지붕처럼 빛을 그대로 투과시켜야 하는 곳에도 적용 가능한 차세대 유기 태양전지 개발에 관심을 기울여 왔다.
공동 연구팀은 기존 유기 태양전지에 사용돼 온 두꺼운 두께의 인듐 주석 산화물(ITO) 전극과 불투명 상부 전극을 대체할 수 있는 방안을 찾는 데 주력했다. 연구팀은 연성이 좋은 금속 중 하나인 은(Ag)을 주목해 Ag 금속을 초박막 형태로 쌓아 유연성이 뛰어난 투명 하부 전극을 제작했다. 또 절연체-금속-절연체 구조의 박막을 만들어 금속에서 발생하는 난반사를 상쇄하는 AR코팅(Anti-reflection coating) 기법을 도입해 흡광성능을 극대화했다.
연구팀은 이렇게 개발한 초유연 반투명 유기 태양전지에 대해 가시광선 영역에서 약 80% 이상 투과율을 보이며, 200% 인장을 1000번 이상 가해도 견딜 수 있는 내구성을 가지고 있음을 확인했다.
이를 활용하면 건물과 차량의 외벽, 비닐하우스의 지붕, 웨어러블 기기 등 그동안 태양광 발전이 어려웠던 곳에도 안정적으로 태양전지를 적용할 수 있게 될 전망이다.
이번 연구결과는 유연 전자소자 분야 학술지 ‘npj 플렉서블 일렉트로닉스’ 지난 3일자에 게재됐다.
수원=김동성 기자 estar@etnews.com
