고효율 유기 태양전지 모듈 제작기술 개발

    - Advanced Materials 3월 15일자 표지논문 게재

    - 유효면적 극대화된 신규 모듈 구조로 태양전지 상용화 앞당겨

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□ 국내 연구진이 차세대 에너지원으로 주목받는 유기 태양전지*의 모듈 효율을 크게 향상시키고 제작공정을 단순화하는 기술을 개발해냈다. 빛을 받아 전기에너지를 생성할 수 있는 면적을 극대화하는 기술로 향후 인쇄형 유기 태양전지 상용화 연구에 실마리가 될 것으로 기대된다. 

   (* 유기 태양전지 : 플라스틱 같은 유기물을 광활성층의 주원료로 사용하는 태양전지)

  o 지스트(GIST․광주과학기술원) 신소재공학부 이광희 교수(교신저자)가 주도하고 강홍규 박사과정 연구원(제1저자) 등이 수행한 이번 연구는 미래창조과학부와 한국연구재단이 추진하는 중견연구자지원사업(도약연구)과 선도연구센터사업(NCRC)의 지원으로 수행되었고 연구결과는 재료과학분야 국제학술지 어드밴스트 머티리얼스지(Advanced Materials) 3월 15일자 표지논문으로 게재되었다.
 (논문명 : A New Architecture for Printable Photovoltaics Overcoming Conventional Module Limits)

□ 유기 태양전지는 실리콘 또는 화합물 반도체를 주원료로 하는 무기 태양전지와 달리, 용액공정이 가능하고 휘어질 수 있어 다양한 곡면에 부착하는 태양광 발전 등으로의 응용 가능성 때문에 주목받고 있다.

  o 다만 실용화를 위해 신문을 찍어내듯 연속적으로 유기 태양전지를 생산해야 하는데, 이를 위해서는 대면적 기판 위에 작은 태양전지들을 직렬로 연결하는 기술이 필수적이었다.

□ 연구팀은 은(銀) 나노입자를 첨가해 만든 소면적 유기 태양전지들간연결부위에 전기장을 가해, 이들 사이에 금속 필라멘트 나노전극을 형성시켜 소면적 유기 태양전지를 직렬로 배열시키는 데 성공했다. 

  o 소면적 유기 태양전지를 패턴 없이 직접 전극으로 연결하는 새로운 방식을 제시함으로써 향후 대면적 인쇄형 유기 태양전지 상용화에 기여할 것으로 기대된다.

□ 특히 직렬연결을 위한 면적 손실을 줄임으로써 유효면적*이 증가돼 소면적 단위소자 효율과 대등한 대면적 모듈 효율을 달성할 수 있었다. 

  o 실제 이같은 태양전지 모듈 제작기술을 이용한 결과 종전 소면적 단위소자 대비 60~70%의 모듈 효율을 90% 수준까지 향상시킬 수 있었다.

□ 기존에는 소면적 유기 태양전지들을 마이크로미터 간격으로 패턴하고 이를 다시 직렬로 연결하는 번거로운 공정이 필요한 데다 직렬연결을 위한 면적의 확보가 필요하기 때문에 유효면적을 늘리는 데 한계가 있었다. 

  o 이광희 교수는 “본 연구결과는 기존 유기태양전지 모듈제작 방식에서 탈피한 새로운 모듈 제작방식을 제시함으로써 유효면적이 극대화된 신규 모듈 구조를 가능하게 하여 인쇄형 유기 태양전지의 상용화를 더욱 앞당길 것”이라고 밝혔다.      <끝>

차세대에너지연구소.홍보기금팀