양자점 이용해 유기태양전지 효율 18% 끌어올려

2016.02.23 18:00
KIST 제공
KIST 제공
국내 연구진이 차세대 에너지원으로 각광받는 유기태양전지의 효율을을 끌어올리는 기술을 개발했다.

 

손동익 한국과학기술연구원(KIST) 전북분원 복합소재기술연구소 선임연구원(사진) 팀은 전극 위에 빛을 잘 흡수하는 그래핀 나노 반도체 입자층을 적용해 유기태양전지의 효율을 18%가량 개선하는 데 성공했다고 23일 밝혔다.

 

태양광을 전기에너지로 바꾸는 태양전지 중에서 유기태양전지는 만들기 쉽고 가격이 저렴해 경제성 높은 에너지원으로 꼽힌다. 하지만 효율이 낮고 오래 쓰다보면 안정성이 떨어지는 탓에 상용화에 한계가 있었다.

 

연구팀은 ITO 전극위에 양자점(위 그림 노란색 원)을 단일층으로 올리면 태양전지의 효율과 안전성을 개선시킬 수 있다는 것을 알아냈다. - KIST 제공
연구팀은 ITO 전극위에 양자점(위 그림 노란색 원)을 단일층으로 올리면 태양전지의 효율과 안전성을 개선시킬 수 있다는 것을 알아냈다. - KIST 제공

연구진은 유기태양전지에 주로 쓰이는 인듐주석산화물(ITO) 전극 위에 빛을 잘 흡수하는 산화아연-그래핀 양자점을 코팅하는 방식으로 문제를 해결했다. 산화아연-그래핀 양자점은 산화아연 나노입자에 그래핀을 껍질처럼 감싼 형태다.

 

이렇게 만든 소자는 그래핀의 우수한 전기적 특성과 균일한 표면 덕분에 전하가 빠르게 이동한다. 연구진이 개발한 소자는 ITO전극 위에 고분자만 올린 기존 소자보다 효율이 17.8% 이상 높게 나타났다. 또 빛을 에너지로 전환하는 효율은 최대 10.3%를 기록했다. 안정성도 함께 개선됐다.

 

손 연구원은 “제조공정이 간단하고 유기태양전지의 효율과 내구성 모두를 개선시킬 수 있는 기술을 개발했다는 점에서 의의가 있다”고 말했다.

 

연구결과는 학술지 ‘나노 에너지’ 지난달  14일자 온라인판에 실렸다.

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