웨어러블 기기에 대한 관심이 높아지고 있는 가운데 국내 연구진이 휘어지는 태양전지에 적용할 수 있는 투명전극 기술을 개발했다.
이종람 포스텍(POSTECH) 신소재공학과 교수와 함주영 박사과정 연구팀은 스탬프로 찍어내는 것처럼 간단한 공정으로 투명전극을 생산할 수 있는 기술을 개발했다고 28일 밝혔다.
이 기술은 재료분야 권위지 어드밴스트 에너지 머터리얼스(Advanced Energy Materials) 10월호 표지논문에 선정됐다.
현재 유기태양전지의 광전 변환 효율을 높이기 위해 사용하는 투명전극은 주로 인듐 주석 산화물(ITO)로 만들고 있다. ITO는 저항이나 투과도면에서 다른 소재에 비해 우수하지만 제조 시 300도가 넘는 온도가 필요하고 구부리기도 쉽지 않아 휘어지는 전지에 사용할 수 없다는 단점을 갖고 있다.
연구팀은 고분자의 유연성을 이용해 휘어지게 할 뿐만 아니라 UV잉크를 묻혀 도장 찍듯이 찍어내는 나노임프린트(nanoimprint)기술을 이용, 나노패턴을 고분자에 형성시켜 광 산란을 극대화하는 방법을 이 투명전극에 활용했다.
이와 함께 태양전지 개발의 문제점 중 하나인 고분자층에 금속박막을 만들 때 일어나는 광흡수현상이 고분자와 금속의 경계면에서 일어나는 전기장으로 인해 생긴다는 사실도 규명했다. 그 결과 8㎚에 불과한 얇은 두께에서도 기존에 사용되던 170㎚의 전극보다 우수한 전기 전도도를 얻는 데 성공했다.
연구팀은 이 전극을 이용해 태양전지를 제작한 결과 기존보다 광전류 밀도를 17% 이상 향상시키는 데 성공했다. ITO를 대체하는 다른 전극을 사용한 유기태양전지 가운데 가장 우수한 결과로 평가받았다.
이종람 교수는 “유기태양전지는 물론이고 휘어지거나 접을 수 있는 소자에 적용 가능한 기술로, 잘 구부러지거나 몸에 입을 수 있는 전자기기의 상용화를 앞당기는 데 중요한 역할을 할 것”이라고 말했다.
포항=정재훈기자 jhoon@etnews.com
