포스텍 연구진, 3D 나선 이용 유기태양전지 효율 10% 향상

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국내 연구진이 3D 나선을 이용하면 유기태양전지의 빛 흡수량을 극대화시킬 수 있다는 연구결과를 내놨다.

포스텍 신소재공학과 권현아 박사과정과 김종규 교수 연구팀은 유기태양전지의 전극을 3D 나선형 구조로 만들어 빛의 흡수량 및 효율을 크게 향상시킬 수 있다는 결과를 제시했다.

김종규 교수
<김종규 교수>

이 연구성과는 재료과학분야 권위지 ‘어드밴스트 에너지 머터리얼스(Advanced Energy Materials)’ 13일자 표지논문에 실렸다.

유기태양전지는 통상 아주 얇은 박막을 이용해 제작하기 때문에 빛을 효율적으로 흡수하지 못한다. 하지만 연구팀은 전극을 3D 나선형 구조로 만들면 태양전지로 들어오는 태양광이 밖으로 반사돼 소실되는 것을 막을 수 있을 뿐만 아니라 들어오는 태양광을 분산시켜 흡수되는 빛의 양을 극대화할 수 있다는 사실을 확인했다.

뿐만 아니라 이를 이용해 전기적 특성까지 동시에 향상시킬 수 있어 유기태양전지의 효율을 기존에 비해 10% 향상시켰다.

또 이 구조를 만드는 방법인 ‘경사각증착법’은 나노 물질을 기판에 증착(蒸着)시키는 공정에서 기판을 기울이거나 회전시키기만 하면 되는 방법으로 다양한 물질이나 기판에도 응용이 가능하다.

응용 가능한 물질이 광범위하다는 장점은 유기태양전지뿐만 아니라 물속에서 수소와 산소를 분리해내는 물분해셀, 유리창에 염료를 칠해 태양광 발전을 하는 염료감응형 태양전지 등 다양한 분야에 활용할 수 있을 것으로 기대된다.

한편 이번 연구는 한국연구재단이 추진하는 ‘글로벌 리서치 네트워크(Global Research Network)’ 사업과 중점연구소사업의 지원으로 수행됐다.

포항=정재훈기자 jhoon@etnews.com