유기태양전지 상용화 걸림돌 해결

58.5㎠ 크기서 광전변환효율 9.6% 달성
코팅후 원료 용액이 마르는 속도 제어해
실험실 밖에서도 고른 성능 유지 가능해

KIST 손해정 박사팀이 새로운 코팅 방법을 활용해 큰 면적의 고효율 유기 태양전지를 만들었다. KIST 제공

[파이낸셜뉴스] 국내 연구진이 유기태양전지를 상용화로 가는 걸림돌을 또 하나 제거했다. 큰 면적으로 만들어도 실험실에서 얻은 성능을 그대로 유지할 수 있는 방법을 찾아낸 것이다. 이 방법으로 58.5㎠ 크기의 유기태양전지를 만들어 9.6%의 광전변환효율을 얻었다.

한국과학기술연구원(KIST) 광전하이브리드연구센터 손해정 박사팀은 용액으로 된 태양전지 원료를 코팅 후 마르는 속도를 제어하는 방법으로 유기태양전지 제작 기술을 개발했다고 27일 밝혔다.

연구진은 앞으로 이를 통해 건물외벽이나 창문, 자동차 외부 등 다양한 공간에 유기태양전지를 설치해 전기를 얻게 될 것이라고 전망했다.

손해정 박사는 연구실에서 실험한 유기태양전지의 성능이 실제 큰 면적으로 만들었을때 떨어진다는 점을 주목했다.

연구실에서 실험때 쓰이는 유기태양전지는 보통 0.1㎠ 면적으로 만드는데 이때 스핀코팅 방법을 사용한다. 이 방법은 용액 속의 전자를 주고 받는 소재인 ITIC와 PBDB-T를 뭉치지 않고 고르게 코팅할 수 있다.

하지만 큰 면적으로 만들때는 이 방법을 사용하지 못해 고효율의 성능을 유지하지 못해 상용화에 걸림돌이었다.

KIST 손해정 박사팀의 박소현(왼쪽) 연구원과 박성민 박사가 고효율 유기 태양전지를 큰 면적으로 만들고 이것을 이용해 LED 전력 테스트를 하고 있다. KIST 제공

연구진은 유기태양전지 만드는데 정밀화된 롤로로 미는 것처럼 블레이드 코팅 방법을 사용했다. 또 태양전지 용액을 기판에 코팅시 약 50℃로 가열해 빠르고 일정하게 코팅해 기존 성능을 유지할 수 있게 만들었다. 이를 통해 기존 방법으로 만든 유기태양전지는 광전변환효율이 6%였던 반면 새로운 방법으로 만든 것은 9.6%의 성능을 얻었다.

유기태양전지를 실제 사용하기 위해서는 내구성 문제도 해결해야 한다. 손해정 박사는 "이 유기태양전지가 연구실 조건에서 실험했을때 최소 수년정도 이상 유지될 수 있는 정도로 개발하고 있다"고 설명했다.

손 박사는 향후 벽에 프린팅하듯 태양전지를 설치하고 사용중 하자가 생기면 벗겨내고 다시 설치할 수 있을 것이라고 전망했다.

[e-mail] 김만기 기자