한국세라믹기술원, 고효율 플렉시블 태양전지 개발

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88.2%의 가시광 투광도 구현
1000회 접혀도 변환효율 5.2% 감소

허수원 한국세라믹기술원 선임연구원
<허수원 한국세라믹기술원 선임연구원>

한국세라믹기술원(원장 정연길)이 기존 대비 2.4배 에너지전환 효율을 나타내는 고효율 유연(플렉시블) 태양전지를 개발했다.

개발 주역은 허수원·최준영·박인표 연구팀이다. 과학기술정보통신부 나노 및 소재 기술개발사업 국가핵심소재연구단(플랫폼형) 지원을 받았다.

연구팀은 비정질 과불소화 고분자 소재를 태양전지 투명전극과 기판에 적용해 고유연성을 확보하고 가시광 투광도를 88.2%까지 끌어올렸다.

한국세라믹기술원이 개발한 초유연 태양전지의 기계적 물성 평가 이미지.
<한국세라믹기술원이 개발한 초유연 태양전지의 기계적 물성 평가 이미지.>

소프트 나노임프린팅 리소그래피 공정으로 태양전지 광활성층과 버퍼층에 선형 나노구조(선폭 760나노미터)를 프린팅 했고 그 결과 경사 10도의 낮은 태양광 입사각에서도 기존 대비 최대 2.4배 에너지 전환 효율을 나타냈다. 1000회 이상을 반복해 접어도 효율 감소는 5.2%에 그쳤다.

허수원 연구원은 “향후 다양한 유연 광전소자의 투명전극에 적용이 가능하다. 초유연 태양전지로서 다양한 웨어러블 스마트기기, 바이오 센서 및 생체 삽입형 소자와 결합하면 외부 전원이 필요 없는 자가구동형 장치로도 응용할 수 있다”고 말했다.

이번 연구 성과는 미국 화학회 발행 ACS지 11월호에 실렸다.

현재 태양전지는 실리콘계, 무기계 소재가 주류로 태양광의 15~25% 정도만 전기에너지로 변환할 수 있다. 유한한 자원에 고비용 생산 공정, 폐기 시 카드뮴, 납 같은 유해물질 발생에 따른 문제점도 안고 있다.

진주=임동식기자 dslim@etnews.com