국내 연구팀이 미래 신재생 에너지원으로 각광받는 유기 태양전지의 효율과 수명을 높인 기술을 개발했다.

12일 한국연구재단에 따르면 경희대 고두현 교수·한국과학기술연구원 권석준 박사 공동연구팀은 기존 태양전지보다 효율과 수명을 늘린 유기 태양전지 기술을 개발하는데 성공했다. 이번 연구 성과는 네이처 커뮤니케이션즈(Nature Communications) 1월 16일 자에 게재됐다.

하지만 지금까지 유기 태양전지를 구성하는 물질은 태양전지의 작동 중에도 자신들끼리 뭉쳐 태양빛을 받아 생성된 전자를 주는 물질인 도너(donor)와 태양빛을 받아 생성된 전자를 받는 물질인 억셉터(accepter) 간 상분리가 지속적으로 발생해 효율과 수명 낮은 한계가 있다.

연구팀은 도너와 억셉터 대신 서로 다른 2가지 종류의 고분자 도너와 2가지 종류의 탄소 원자가 포함된 억셉터 물질을 특정 비율로 혼합하는 4성분계 벌크 이종 접합 방법을 개발하고 이를 태양전지에 적용했다.

연구결과 섭씨 65도의 온도에서 1년간 보관했을 때 초기 광전 변환 효율이 72% 이상을 유지했다. 또 여름 자동차 내부 실내 온도보다 높은 섭씨 120도에 이르는 고온 등에서도 1개월 내 성능이 초기 광전변환 효율의 약 70% 이상을 유지했고 다성분계 벌크 이종 접합 태양전지는 광 흡수 영역을 확대시키고 도너-억셉터 간 계면을 증가시켜 효율이 약 11% 향상됐다.

고 교수는 “개발된 기술이 눈에 보이는 색상의 차이를 미세하게 조절할 수도 있어 건물 창이나 외벽에 사용되는 창호형 태양전지에 적용할 수 있다”고 말했다.

강정의 기자 justice@ggilbo.com