울산과학기술원(UNIST) 연구진이 그래핀을 이용한 유연 투명 전극으로 유기 태양전지 최고 효율을 달성했다. 디스플레이, 광센서에도 적용 가능해 활용도가 특히 높다.
UNIST는 박혜성·양창덕 에너지 및 화학공학부 교수팀이 '그래핀 기반 고성능 투명 유연 전극'을 개발했다고 19일 밝혔다.
그래핀 전극은 가볍고 유연한 데다, 전기 전도성이 뛰어나고 내구성도 좋다. 유기 태양전지 특성을 잘 살린다. 그러나 두께가 원자 한층 수준으로 얇아 기판으로 옮길 때 지지층이 필요하다.
지지층은 완전히 제거되지 않아 전기 전도성을 떨어뜨리는 원인이 된다. 또 기판 위에 그래핀을 고정하는 힘이 부족해, 외부 힘을 반복적으로 가할 때 그래핀이 떨어지기도 한다.
연구팀은 그래핀을 옮기는 지지층을 기판으로도 사용하는 제조법으로 '기판 일체형 그래핀 전극'을 개발했다.
이 전극을 유기 태양전지에 적용한 결과 15.2% 광전변환 효율을 기록했다. 유기 태양전지 중 최고 효율이다. 이 태양전지는 또 5000번 굽힘 시험 후에도 초기 효율 98% 이상을 유지했다.
기판 일체형 그래핀 전극은 고온 공정이 필요한 다른 전기 소자에도 적용할 수 있다. 이번에 지지체와 기판으로 활용된 폴리이미드(PI) 소재는 400도 이상 고온도 견딜 수 있다.
박혜성 교수는 “개발 전극은 유기 태양전지 효율과 내구성을 크게 높였다”며 “태양전지뿐만 아니라 고성능 LED, 광센서 등 다양한 차세대 유연 광전소자 개발에도 크게 도움이 될 것"이라고 말했다.
울산=임동식기자 dslim@etnews.com
