건국대, 유기태양전지 상용화 핵심기술 개발

[이데일리 신하영 기자] 건국대 연구진이 유기 태양전지 모듈에서 발생하는 효율 저하 문제를 해결할 혁신 기술을 개발했다.

왼쪽부터 건국대 화학공학부 김예찬 박사과정생, 전성재 박사, 양남규 박사과정생, 김지연 박사과정생, 한용운 박사(사진=건국대 제공)

건국대는 문두경 화학공학부 교수팀이 이런 연구성과를 거뒀다고 12일 밝혔다. 연구 결과는 국제 저명 학술지(ACS Applied Materials & Interfaces) 1월호에 게재됐다.

유기 태양전지는 가볍고 유연하며 대량 생산이 가능해 차세대 태양광 발전 기술로 주목받고 있다. 그러나 소형 단위 셀에서는 높은 효율을 보이더라도 이를 대면 모듈로 확장하면 효율이 급격히 감소하는 문제가 있다. 이는 전하 수송 경로의 불균일성, 박막 형성의 비균질성, 저항 증가 등 기술적 한계 탓에 발생한다.

연구팀은 광활성 층의 사전 응집 제어 기법을 활용, 고분자 사슬 얽힘(Chain Entanglement) 효과를 유도하는 방식을 적용했다. 이를 통해 균일한 박막 구조를 형성하고 전하 이동 경로를 최적화하는 데 성공한 것이다.

이번 연구는 산업통상자원부 에너지인력양성사업 등의 지원을 받아 수행했다. 건국대 화학공학부 김예찬 박사과정생이 제1저자를 맡았으며 전성재 박사, 한용운 박사, 양남규 박사과정생, 김지연 박사과정생이 연구에 참여했다.

연구팀은 “유기 태양전지의 상용화를 위해서는 대면적 공정에서도 높은 효율을 유지하는 것이 필수적”이라며 “이번 연구에서 개발한 사전 응집 제어 기법을 활용하면 유기 태양전지 모듈에서 발생하는 문제인 저항 증가와 비균질한 박막 형성 문제를 해소할 수 있다”고 밝혔다.