60배 더 잘 늘어나고, 470배 더 튼튼한 태양전지

2015.10.12 18:00
김범준 KAIST 생명화학공학과 교수(왼쪽)와 김택수 KAIST 기계공학과 교수 - KAIST 제공
김범준 KAIST 생명화학공학과 교수(왼쪽)와 김택수 KAIST 기계공학과 교수. - KAIST 제공

유기태양전지는 신문을 인쇄하듯 간단한 공정으로 저렴하게 만들 수 있는 것은 물론 유연하고 부드러워서 차세대 플렉서블 태양전지로 각광 받고 있다. 하지만 내구성이 약해 상용화가 어려웠다.

 

글로벌프론티어 멀티스케일에너지시스템연구단의 김범준 KAIST 생명화학공학과 교수와 김택수 KAIST 기계공학과 교수팀은 기존 유기태양전지에 사용되던 풀러렌을 고분자로 대체해 내구성을 기존 대비 470배 향상시키는 것은 물론 발전 효율도 함께 높이는 데 성공했다고 12일 밝혔다.


풀러렌이란 탄소원자가 5각형과 6각형으로 이뤄진 축구공 모양의 저분자 물질로, 유기태양전지의 효율을 높이는 필수 물질이지만 구조가 잘 깨지는 특성 때문에 유기태양전지의 내구성을 취약하게 만드는 원인이었다.


연구팀은 풀러렌 대신 ‘N형 전도성 고분자’ 물질을 이용해 내구성을 크게 높이는 데 성공했다. 고분자 사슬이 서로 얽히면서 내구성은 470배 향상됐으며, 늘어났다 줄어드는 능력인 신축성 또한 60배 이상 높아졌다. 신축성은 착용자의 움직임에 따라 늘어나기도 줄어들기도 해야 하는 웨어러블 기기에 사용되기 위한 필수 특성이다. 또한 기존 고분자 소재가 갖던 전기적인 단점을 해결해 기존 6.1%에서 6.6%로 발전효율을 오히려 더 높였다.


김범준 교수는 “유기태양전지의 효율과 내구성을 모두 높여 두 마리 토끼를 잡았다”면서 “다양한 부착형, 휴대용 소자를 구현하는 데 응용될 것”이라 설명했다.


연구결과는 ‘네이처 커뮤니케이션즈’ 9일 자에 실렸다.

 

 

풀러렌 대신 고분자 물질을 사용하니 효율이 더 높아진 것은 물론 더 유연해지고 내구성이 강해졌다. - KAIST 제공
풀러렌 대신 고분자 물질을 사용하니 효율이 더 높아진 것은 물론 더 유연해지고 내구성이 강해졌다. - KAIST 제공


 

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