양창덕·박혜성 울산과학기술원(UNIST) 에너지 및 화학공학부 교수팀이 에너지 효율을 11.6%까지 끌어 올린 유기태양전지를 개발했다.
연구팀은 유기태양전지 광활성층에 고분자 첨가제를 소량 투입하는 방법으로 기존 유기태양전지의 효율과 안정성을 크게 높였다. 이처럼 분자량을 조절해 고분자 첨가제로 적용하는 방식은 기존에 보고되지 않은 독특한 기법이다.
유기태양전지는 모든 층이 유기물로 이뤄진 태양전지다. 이 중 광활성층은 태양빛을 직접 흡수해 전하를 생성한다. 광활성층에 어떤 물질을 첨가하느냐는 유기태양전지 효율에 직접적 영향을 미친다.
연구팀은 광활성층에 넣을 고분자 첨가제 제작에 분자량 조절 기술을 도입했다. 분자량이 높은 고품질 n형 공액 고분자를 합성해 유기태양전지 광활성층 첨가제로 사용했다. 그 결과 유기태양전지 효율을 최고 수준인 11.6%까지 끌어 올렸다.
이 태양전지는 열적 내구성도 뛰어나 120℃에서 80% 이상의 효율을 유지했다. 60일 동안의 효율 유지 안정성 시험에서도 효율이 거의 변하지 않았다.
박혜성 교수는 “고품질의 고분자량 물질을 분리하는 최적화된 기술을 개발하고, 유기 물질의 분자량이 유기태양전지 특성 향상에 영향을 미친다는 걸 증명한 중요한 연구”라면서 “이번에 사용한 고분자 첨가제는 다른 종류의 광활성층 물질의 효율도 높일 수 있어 유기태양전지 상용화에 그게 기여할 것”이라 말했다.
울산=임동식기자 dslim@etnews.com
