유기태양전지 제작 공정을 크게 줄인 새로운 인쇄 기술이 개발됐다.
플라스틱 같은 유기물을 광활성층의 주원료로 사용하는 유기태양전지는 기존의 실리콘과 같은 무겁고 부서지기 쉬운 무기물 기반 태양전지와 달리 가볍고 유연하여 휴대하기 쉬운 장점이 있다.
또한 용액 공정이 가능해 값 싼 비용으로 신문을 찍어내듯 연속적으로 생산할 수 있는 넓은 면적의 인쇄 공정이 가능하다.
그래서 웨어러블 전자기기와 휴대용 전자기기의 전원으로 사용 될 차세대 저가형 신재생 에너지원으로 각광받고 있다.
유기태양전지가 상용화 될 수 있는 적층형 유기태양전지가 개발되긴했으나 복잡한 공정은 인쇄 공정을 통한 고성능의 적층형 유기태양전지 개발을 지연시키고 있다.
광주과학기술원 이광희 교수 연구팀은 고분자 전해질인 폴리에틸렌이민과 광활성 물질을 혼합한 나노혼합물을 적층형 유기태양전지에 적용했다.
나노혼합물은 구성하는 물질들 간의 표면 에너지 차이로 인해 자발적인 수직적 상 분리가 발생했다. 그로 인해 기능층과 광활성층을 한 번의 인쇄 공정으로 형성할 수 있었다.
나노혼합물을 이용하여 제작된 적층형 유기태양전지는 세계에서 인쇄 공정으로 제작된 적층형 유기태양전지 중 가장 단순한 구조를 가진다.
이광희 교수는 "이번 연구성과는 인쇄 기법을 통해 고효율의 적층형 유기태양전지의 생산 공정 단계를 크게 줄여 단순화시켰기 때문에 공정비용이 크게 절감 될 것이며, 이는 유기태양전지 상용화를 앞당기는데 크게 기여할 것으로 기대된다"라고 연구의 의의를 설명했다.
이번 연구는 미래창조과학부 기초연구사업의 지원으로 연구를 수행했으며, 재료과학 분야 국제 학술지 어드밴스드 펑셔널 머테리얼즈 4월 30일자에 게재됐다.