KIST 강용수 박사팀 에너지 전환율 8.1%로 세계 최고
한국과학기술연구원(KIST, 원장 김유승) 촉진수송분리막연구단 강용수 박사팀은 과학기술부 산하 한국과학재단이 지원하는 창의적연구진흥사업의 일환으로 에너지 전환효율이 매우 우수한 고체형 유기 태양전지 제조기술을 개발하는데 성공했다고 16일 발표했다.
KIST 연구팀이 개발한 고체형 유기태양전지는 빛 에너지를 받으면 전자가 방출되는 염료를 이용한 것으로, 에너지 전환율이 8.1%에 달한다. 이는 기존 고체형 유기태양전지의 최고 전환효율인 2.6% 보다 무려 3배가량 효율을 향상시킨 것이다.
이같이 에너지 전환효율이 크게 향상된 것은 ‘올리고머’라는 물질을 이용해 나노크기의 미세한 기공이 있는 반도체 층으로 전해질이 잘 들어갈 수 있게 함으로써 염료와 전해질의 계면 접촉성을 크게 향상시키는 동시에 전해질의 이온전도도를 높였기 때문이다. 아울러 사용된 액체 ‘올리고머’가 스스로 고체화되도록 만듦으로써 고체형 유기태양전지의 제조를 용이하게 하였을 뿐만 아니라 내구성을 향상시켜 생산 자동화의 가능성을 한층 높였다고 KIST 측은 설명했다.
KIST 연구팀이 개발한 고체형 유기태양전지는 기존 액체형 유기태양전지의 단점인 전해질 내 유기용매의 누출 및 휘발문제를 해결했다. 뿐만 아니라 반도체태양전지에 비해 에너지 전환효율은 다소 떨어지지만 제조원가가 5분의 1정도로 낮고 투명성과 유연성이 있다는 장점이 있어 건물 유리창, 노트북 컴퓨터, 의류 등에도 폭넓게 응용이 가능할 것으로 전망된다.
이번 개발은 기술 주도형 에너지산업 육성과 지속 발전 가능한 에너지 시스템을 구축하는데 필요한 새로운 기술을 제공함으로써 2011년 정부의 신·재생에너지 5% 공급목표를 달성하는데 크게 기여할 것으로 기대된다. 또한 고유가 시대의 에너지 수급과 온실가스 감축 등과 같은 문제를 해결하는 데에도 일조를 할 수 있을 것으로 기대되고 있다.
연구팀은 최근 유기태양전지의 투명성과 다양한 색상을 낼 수 있는 장점을 최대한 살리기 위해 유리창으로 사용하면서 전기도 생산할 수 있는 ‘칼라 태양전지 유리창’제조와 내구성을 강화하기 위한 기술을 개발하고 있다. 아울러 기존의 유리기판을 고분자 기판으로 대체함으로써 구부릴 수 있는 유연 태양전지의 개발에도 박차를 가하고 있다.
액체형 유기태양전지의 상업화 기술은 현재 일본, 독일, 호주 등이 가장 앞서 있으며 건물 지붕 등에 부분적으로 응용되고 있다. KIST 연구팀은 본 연구와 관련하여 2건의 국내·외 특허를 출원했으며 “국내 다른 연구팀들과 협동연구 추진을 통해 향후 5년 내에 세계 최고 수준의 유기태양전지를 상업화할 계획”이라고 밝혔다.