화학연, 유기태양전지 대량 생산 길 열어

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유기태양전지를 상온에서 대량 생산할 수 있게 됐다.

한국화학연구원(원장 김성수)은 신원석 화학소재연구본부 박사팀이 상온에서도 9%대 높은 광전변환효율을 가진 유기태양전지를 만드는 광활성층 고분자 신소재를 개발했다고 21일 밝혔다.

화학연이 개발한 개발된 유기태양전지 대면적 모듈
<화학연이 개발한 개발된 유기태양전지 대면적 모듈>

유기태양전지는 110도 고온에서만 단위소자 기준 9%대 광전변환효율을 보이고, 생산을 위한 롤투롤 공정을 진행하는 25도 상온에서는 효율이 4%대로 낮아진다. 유기태양전지 광활성층에 들어가는 고결정성 고분자가 상온에서 잘 용해되지 않기 때문이다.

한국화학연구원 유기태양전지 연구진. 사진 왼쪽부터 송창은 박사, 신원석 박사, 샤프켓 라술 박사과정생
<한국화학연구원 유기태양전지 연구진. 사진 왼쪽부터 송창은 박사, 신원석 박사, 샤프켓 라술 박사과정생>

연구팀은 유기태양전지 광활성층에 자체 개발한 고결정성 고분자 신소재를 써 상온 기준 9.66% 광전변환효율을 이끌어냈다. 기존 고결정성 고분자인 'PNTz4T'에 새로운 기능기를 도입한 'PNTz4T-5MTC'를 만들어 활용한 결과다. 새로운 기능기는 고분자 규칙 배열을 일부 깨뜨려 저온에서도 잘 용해되게 하고, 고온 조건에서 소자를 제작한 것과 비슷한 효율을 내게 했다.

연구팀은 이 방법으로 바코팅 공정으로 만든 가로·세로 10㎝ 태양전지 효율도 6.61%로 끌어올렸다. 신원석 박사는 “롤투롤 공정에 적합한 유기태양전지 광활성 소재 상용화에 한 걸음 더 다가설 수 있게 됐다”고 말했다.

대전=김영준기자 kyj85@etnews.com