양자점을 이용해 효율성과 안정성을 개선한 유·무기 하이브리드 태양전지 소자가 개발됐다.
한국과학기술연구원(KIST) 전북분원(분원장 김준경) 손동익 박사팀은 양자점 단일층을 이용해 광전환 효율을 증대시키면서 소자 안정성을 강화한 유기태양전지를 개발했다고 23일 밝혔다.
양자점은 수 나노미터(㎚·10억분의 1ｍ) 크기의 구 형태 반도체 나노입자로, 높은 효율과 빠른 광자 방출 등으로 차세대 양자정보 통신 기술로 주목받고 있다.
현재 태양전지는 무기 태양전지인 실리콘계 전지가 주로 생산되지만, 제작공정이 복잡하고 재료 가격이 비싼 것이 단점이다. 이에 반해 유기 태양전지는 가공이 쉽고 재료가 다양하며 가격도 저렴해 경제성이 높다. 그러나 상대적으로 빛을 전기로 바꾸는 광전환 효율이 낮고 오래 사용할 경우 안전성이 떨어지는 문제가 있었다.
손 박사팀은 유기태양전지 표면 위에 ‘카드뮴 셀레나이드(CdSe)’ 단일층을 수 나노미터 두께로 처리해 유무기 혼합형 구조를 만들었다. 이를 통해 광전환 효율을 20% 높이고, 안전성도 개선했다.
손동익 박사는 “단일층 양자점을 이용해 광에너지 전환 효율을 높이고, 유기태양전지 내구성을 획기적으로 개선했다”며 “후속 연구 중인 차세대 재료 그래핀 양자점과의 복합구조를 가진다면 유기태양전지 상업화에 크게 기여할 것”이라고 말했다.
이번 연구성과는 에너지재료분야 국제학술지 ‘어드밴스트 에너지 머티리얼즈(Advanced Energy Materials)’ 9월 11일 온라인판에 게재됐다.
권건호기자 wingh1@etnews.com
