휘어지는 태양전지를 신문 찍어내 듯 대량 생산하는 기술이 국내 처음 개발됐다.
한국기계연구원(원장 최태인) 인쇄전자연구실 김인영 선임연구원 연구팀은 펨스와 공동으로 `전공정 롤투롤 인쇄기술을 이용한 유기태양전지 연속생산 기술`을 개발했다고 11일 밝혔다.
이 롤투롤 공정 기술은 마치 신문을 인쇄하듯 롤에서 롤로 필름을 흘려보내며 표면에 전기적 특성을 가진 다양한 잉크를 인쇄하는 기술이다. 공정이 간단하고 초기 투자비가 적게 든다.
기존 실리콘 태양전지는 효율은 높지만, 무겁고 가격과 유지비용이 비싸 생산성이 떨어진다는 지적이 있었다. 반면에 유기 태양전지는 필름형태로 가볍고 상대적으로 저렴한데다 의류, 가방, 천막 등 크기와 형태에 구애받지 않는 장점이 있다.
이 롤투롤 유기 태양전지 모듈 효율은 일반적으로 사용되는 유기 태양전지 소재 (P3HT:PC60BM) 기반에서 약 2%대다.
이는 세계적 연구그룹인 덴마크 국립에너지연구소(RISO-DTU)와 대등한 수준이라는 것이 연구진의 설명이다.
연구진은 또 기존 투명전극인 인듐산화물전극(ITO)을 대체하는 `롤투롤 인쇄 메탈 그리드 메시 전극`을 세계적인 수준으로 자체 개발했다. 셀 효율은 2.81%, 모듈 효율은 1.84%를 달성했다.
메탈 그리드 메시는 은과 같은 금속재료를 잉크화하고, 이를 격자 또는 벌집모양으로 인쇄하는 기술이다.
연구진은 향후 ITO 대체 투명전극 제작 기술과 초미세 인쇄 및 코팅 공정 기술을 이용한 롤투롤 태양전지 상용화에 매진할 계획이다.
김인영 선임연구원은 “국내 유기 태양전지의 상용화 가능성을 제시한 의미 있는 연구 결과”라며 “유기 태양전지의 가장 비싼 소재인 인듐산화물전극(ITO)을 대체하는 기술은 유기 태양전지 상용화를 위해 반드시 넘어야 할 산이었다”고 말했다.
김정수 펨스 기술연구소장은 “처음부터 끝까지 롤투롤 인쇄 공정만으로 하나의 상품화된 아이템을 생산하는 시대가 도래했다”며 인쇄전자 기술의 발전 가능성을 높게 평가했다.
대전=박희범기자 hbpark@etnews.com