태양전지 효율 30% 향상
전자수송층 에탄올아민 코팅 활용 안정성도 높아
울산과기대 송명훈 교수팀



국내 연구진이 고분자 태양전지의 단점인 낮은 효율과 안정성 문제를 보완한 기술을 개발했다.

고분자 태양전지는 햇빛을 흡수해 전기를 만드는 고분자를 이용한 태양전지로, 넓은 면적으로 저렴하게 만들고 굽힐 수 있다는 장점이 있지만 전기 생산 효율이 낮다는 문제가 있다.

울산과기대 송명훈 교수(기계및신소재공학부)ㆍ이보람 연구원 연구팀은 KAIST, 전자부품연구원, 재료연구소, 울산대 등과의 공동연구를 통해 태양전지에서 전자 이동을 돕는 산화아연 전자수송층 위에 에탄올아민을 코팅해 고효율 고분자 태양전지를 개발했다고 20일 밝혔다.

전자수송층은 햇빛에서 만들어진 전자가 전극쪽으로 원활하게 흘러가도록 도움을 주는 층이다.

연구팀은 여기에 극성용매인 에탄올아민을 코팅해 태양전지 효율을 기존 역구조 유기 태양전지(6.71%) 대비 30% 향상된 8.69%까지 높였다.

연구에 사용된 역구조 고분자 태양전지는 금이나 은같이 공기 중 안정성이 높은 금속을 양극으로 사용해 소자의 안정성이 높은 반면 효율이 낮다는 게 단점이었다.

연구팀은 박막물질을 코팅함으로써 전자수송층과 광활성층 사이의 높은 에너지 장벽을 낮춰 전자의 수송을 도왔다.

특히 합성물질 대신 에탄올이나 메탄올 같이 흔히 사용되는 극성용매만으로 효율을 높였다는 점이 의미가 있다.

이 연구는 미래창조과학부와 한국연구재단 지원 하에 이뤄졌으며, 연구결과는 재료 및 응용분야 국제학술지인 `어드밴스드 머티리스'지 4일자 온라인판에 게재됐다.

송 교수는 "극성용매를 통한 선택적 계면조절은 태양전지뿐만 아니라 유기반도체 소자에도 응용될 수 있을 것"이라고 말했다.

안경애기자 naturean@