국내 연구진이 유기태양전지의 에너지 변환효율을 획기적으로 개선하는데 성공했다.
KAIST(총장 서남표)의 김상욱 신소재공학과 교수팀과 유승협 전기 및 전자공학과 교수팀, 이주민 신소재공학과 연구원은 탄소나노튜브를 유기태양전지에 적용해 에너지 변환효율을 기존대비 최대 33%까지 향상시켰다고 7일 밝혔다.
기존의 유기태양전지 효율은 8%가 세계 최고기록이고 상용화를 위해서는 최소 10% 효율은 나와야 할 것으로 전문가들은 예측하고 있다.
연구진은 유기태양전지의 반도체 고분자에 붕소 또는 질소 원소로 도핑된 탄소나노튜브를 적용하는 방법으로 유기태양전지의 효율을 33%나 개선했다.
김상욱 교수는 “도핑된 탄소나노튜브는 유기용매 및 반도체 고분자내에서 매우 쉽고 고르게 분산되는 특성을 보였다”며 “기존의 값싼 용액공정을 그대로 사용하면서도 효율이 향상된 태양전지를 만들 수 있음을 확인했다”고 말했다.
반도체 고분자의 광반응을 통해 전기에너지를 생산하는 유기태양전지는 고가의 실리콘을 사용하지 않기 때문에 가격이 저렴하다. 또 잘 휘고 투명해 여러 분야에 적용 가능한 미래 친환경 에너지원으로 불리며 휴대 전자기기나 스마트 의류, BIPV(건물외장 태양광발전) 등 다양한 분야에 응용이 가능하다.
그러나 유기태양전지는 반도체고분자의 수송특성이 낮아 다른 태양전지에 비해 효율이 떨어지는 단점이 있었다.
김상욱 교수는 “향후 2~3년이면 상용화가 가능할 것”이라며 “앞으로 나노소재 기술을 이용한 차세대 에너지원을 개발할 계획”이라고 말했다.
한편 이 연구결과는 재료공학분야 학술지 ‘어드밴스드 머티리얼스’의 온라인판(11월 30일자)에 게재됐다.
대전=박희범기자 hbpark@etnews.co.kr
