차세대 유기 태양전지 물질구조 밝혀

차세대 태양전지의 효율과 사용범위를 한 단계 높일 수 있는 물질의 구조를 한국 과학자들이 규명, 값싸고 쉽게 사용할 수 있는 태양전지 개발의 길이 열렸다. 전세계적으로 탄소연료를 대체할 수 있는 에너지 개발에 대해 관심이 높아지는 시점에서 태양전지 개발에 적합한 재료를 찾았다는 점은 의미가 있다는 평가다.

영국 임페리얼 칼리지 김영규 박사와 포항가속기연구소, 부산대는 공동연구를 통해 차세대 유기 태양전지 개발의 핵심물질인 ‘폴리티온펜 유도체(P3HT)’ 반도체 박막의 특성 및 나노구조를 분석하는데 성공했다고 16일 밝혔다. 연구 결과는 세계적인 과학전문지 네이처 머티리얼스(Nature Materials) 3월호에 발표됐다.

공동연구팀은 P3HT와 풀러렌(탄소 혼합물질)이 혼합된 고분자재료가 에너지 전환 효율에 탁월한 나노구조로 구성돼 있음을 포항 방사광가속기(다양한 빛을 만들어내는 장치)를 통해 최초로 규명했다.

태양전지는 구성물질에 따라 무기물과 유기물로 나뉜다. 실리콘 등 반도체를 이용하는 무기물 태양전지는 효율성은 높지만 생산공정이 복잡하고 생산단가가 비싸다는 단점이 있다.

포항가속기연구소 이문호 부소장은 “유기물 태양전지는 유리 등에 코팅만 하면 사용할 수 있기 때문에 우주산업을 비롯해 다양한 분야에서 사용이 가능하다.”면서 “생산비도 싸고 무게가 가볍다.”고 설명했다.

김영규 박사는 “이번 연구로 세계 최고 수준인 효율성 5% 이상의 P3HT 고분자형 유기 태양전지의 효능이 입증됐다.”면서 “이로 인해 유연하게 접거나 말 수 있는 휴대용 디스플레이, 전자종이 개발도 한층 더 탄력을 받을 것”이라고 말했다.

장택동기자