UNIST는 화학과 김봉수 교수와 GIST 차세대에너지연구소 강홍규 책임 연구원, 신소재공학부 이광희 교수 공동 연구팀이 고효율의 대면적 유기 태양전지를 구현하는 데 성공했다고 27일 밝혔다.
기존 대면적 유기 태양전지는 클로로벤젠 같은 독성이 강한 할로겐 용매를 사용해 상용화에 큰 어려움을 겪었다. 하지만 상대적으로 독성이 낮은 비할로겐 용매를 사용할 경우 광활성층 내의 비풀러렌 억셉터의 ‘뭉침 현상’으로 인해 필름의 균일도가 낮아져 대면적 유기 태양전지의 효율이 감소하는 문제가 있었다.
공동 연구팀은 이러한 문제를 해결하기 위해 비풀러렌 억셉터의 알킬 체인을 비대칭적으로 확장하는 방법을 사용했다.
비할로겐 용매에서 비풀러렌 억셉터의 용해도가 향상됨에 따라 뭉침 현상이 효과적으로 감소돼 200㎠의 큰 면적에서도 균일한 광활성층 필름을 형성할 수 있었다.
특히 유기 태양전지의 광활성층에서 가장 적은 뭉침 현상과 소재 간의 높은 혼화성을 보여 최고 효율 11.44%를 기록했다.
또 공정에 사용된 슬롯다이 코팅(Slot-die coating) 방법은 roll-to-roll 공정을 통한 대량 생산에 적합해 차세대 유기 태양전지의 상용화 가능성을 한층 더 높였다.
김봉수 교수는 “유기 태양전지 상용화를 위한 소재 개발에 중요한 기여를 할 것”이라고 말했다.
박재권기자 jaekwon@ksilbo.co.kr
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