세계 최고효율 단일구조 플라스틱 태양전지 개발

한미 공동 연구진이 세계 최고 효율을 가지는 단일구조 플라스틱 재질의 태양전지를 개발했다. 말거나 접을 수 있는 휴대형 태양전지 상용화가 앞당겨질 전망이다.

광주과학기술원 이광희 교수와 박성흠 박사는 2000년 노벨 화학상 수상자인 미국 캘리포니아주립대 앨런 히거 교수와 공동으로 한 개 층만의 단일 구조로 이뤄진 플라스틱 태양전지에서 6.2%의 효율을 달성했다고 26일 밝혔다.

국제 태양전지 검증기관인 국제재생에너지 연구소(NREL)로부터 검증받은 이 효율은 단일구조로 이뤄진 태양전지로는 가장 높은 수치다. 연구팀은 녹색광 아래에선 상용화 수준을 훨씬 넘는 17%의 에너지 전환효율을 보였다고 설명했다.

차세대 플라스틱 태양전지 상용화를 크게 앞당길 것으로 기대되는 이 연구성과는 국제 학술지 ‘네이처 포토닉스’ 26일자에 게재됐다.

이 교수팀은 빛을 흡수할 수 있는 영역이 넓고 높은 개방전압을 가지는 신물질과 독자 개발한 타이타늄 산화물을 병합해 내부 양자효율을 획기적으로 개선했다. 연구팀은 단일 구조의 플라스틱 태양전지를 두 개 층으로 쌓는 적층형으로 만들면 플라스틱 태양전지의 상용화 수준인 10%에 근접하는 9%대까지 효율을 끌어올릴 수 있을 것으로 예상했다.

이 교수팀은 지난 2007년 단일구조의 태양전지를 두 층으로 쌓은 적층형 태양전지 개발로 세계 최고 수준인 6.5%의 효율을 달성했다. 단일구조에서도 세계 최고 효율을 달성함으로써 플라스틱 태양전지 분야에서 세계 최고 수준의 기술력을 보유하고 있음을 입증했다.

플라스틱 태양전지는 말거나 접을 수 있다. 제작비용도 저렴하다. 태양광을 이용한 휴대형 충전기·유리·파라솔·기와·입을 수 있는 응용 분야가 다양할 것으로 예상된다. 기존 개념과 전혀 다른 응용소자 개발로 부가가치가 매우 높은 새로운 친환경 녹색에너지 시장을 창출할 것으로 기대됐다.

광주=김한식기자·권건호기자 hskim@etnews.co.kr