상온서도 잘 휘어지는 기술로
박혜성 교수팀 상용화 앞당겨

▲ 박혜성(아래사진) UNIST 교수팀이 개발한 그래핀 전극 기반 유기 태양전지. 펜을 둘러쌀 정도로 잘 휘어진다.

UNIST(울산과학기술원)는 박혜성 에너지 및 화학공학부 교수팀이 열처리 없이 제작 가능한 휘어지는 ‘유기 태양전지’를 개발했다고 6일 밝혔다.

이 태양전지는 ‘그래핀 전극’과 ‘산화아연 나노입자’를 활용하는 방법을 이용해 상온 공정에 성공했다. 향후 유기 태양전지 상용화에 중요한 기술로 평가받고 있다.

유기 태양전지는 최근 12% 이상의 고효율을 달성한 연구가 다수 보고됐는데 주로 전극에 딱딱한 소재를 사용해 휘어지지 않는다. 이런 한계를 극복하려면 전극에 유연한 물질을 써야 한다.

박 교수팀은 유연하고 잘 휘어지는 ‘그래핀(Graphene)’을 전극 물질로 사용했다. 그래핀 전극 위에서 전하(electric charge)를 이동시키는 전하수송층 물질로는 ‘산화아연 나노입자’를 선택해 코팅했다. 그 결과 그래핀 전극 기반 유기 태양전지로는 최고 효율 수준인 8.2%의 고효율을 달성했다. 또 그래핀의 뛰어난 물리적 특성 덕분에 100번 이상 굽힘 시험을 해도 80% 이상 초기 효율이 유지됐다.

▲ UNIST(울산과학기술원)는 박혜성 에너지 및 화학공학부 교수팀이 열처리 없이 제작 가능한 휘어지는 ‘유기 태양전지’를 개발했다고 6일 밝혔다.

특히 이번 연구에서는 그래핀 위에 산화아연 나노입자를 코팅하는 과정에서 열처리를 배제했다. 기존 유기 태양전지 제작 공정에는 전극 위에 전하수송층을 올린 뒤 반드시 고온 열처리를 해야 한다. 하지만 이번 연구에서는 열처리를 빼 전체 공정을 단순하게 개선했다.

유기 태양전지는 가볍고 제작비가 저렴해 다양한 웨어러블 전자기기의 차세대 에너지원으로 주목받고 있다.

박혜성 교수는 “유연하고 효율 높은 유기 태양전지를 열처리 없이 제작할 수 있어 상용화에 한 발 더 다가갔다는 평가를 받고 있다”며 “프린팅 공정과 더불어 상온 공정까지 적용하면 유기 태양전지 대량생산도 가능해질 것”이라고 말했다.

김봉출기자 kbc78@ksilbo.co.kr

 

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