일본이 산학 협력으로 ‘고전압 유기박막 태양전지’ 개발에 성공했다.
닛케이산업에 따르면 아소 요시오 오사카대학 교수팀은 다이킨공업과 함께 반도체 원료인 풀러렌(Fullerene) 구조를 개량하는 방식으로 유기박막 태양전지 전압을 높이는 기술을 개발했다.
이 전지는 향후 5년 내 상용화된다. 주로 가정용 혈압계 등 의료용 센서 전원에 쓰일 전망이다. 연구팀은 전자가 전기를 운반하는 n형 반도체를 개량, 분자 구조로 만들어 전압을 올렸다.
아소 요시오 교수는 풀러렌에 벤젠 고리를 설치, 불소를 결합시키는 방식으로 벤젠 고리 각도를 조정했다. 지난해에 개발한 손가락 크기 광소자는 전압이 0.74볼트에 불과했다. 개발한 소자는 전압이 약 10% 향상돼 0.81볼트에 달한다. 벤젠 고리 전자가 풀러렌에 영향을 주면서 전압 상승효과를 본 것으로 추정된다.
풀러렌과 전기를 운반하는 p형 반도체를 함께 용매인 벤젠에 녹여 필름이나 판 등에 도포한다. 용매가 마르면 반도체 경계가 수십 나노미터(㎛)로 혼합되면서 미세 구조를 만든다. 반도체가 서로 접하는 면적이 클수록 전류가 커지는 성질을 이용한 것이다. 연구팀은 다양한 분자 구조를 계속 시도, 0.9볼트까지 전압을 끌어올리겠다는 계획이다.
현재 양산 가능한 풀러렌 반도체 가격은 1g당 5만엔(약 44만7000원) 이상이다. 연구용 고기능 반도체 가격은 25만엔까지 나간다.
연구팀은 기능이 떨어지지 않으면서도 2만엔 이하 가격으로 양산할 수 있는 풀러렌 반도체 개발이 목표다. 태양전지는 n형과 p형 반도체를 조합해 만든다. p형 개량은 상당 수준 진행된 상태다. n형은 양산 가능한 단순 구조로 기능을 높이는 데 어려움을 겪어왔다.
류경동기자 ninano@etnews.com
