2015년 모듈효율 7% 달성 … 나노구조형성 기술로 발전층 개선
화학뉴스 2014.09.25
Mitsubishi Chemical Holding은 OPV(Organic Photovoltaics)의 변환효율 향상을 위해 나노구조 형성기술에 박차를 가하고 있다.OPV의 심장부분으로 알려진 p형‧n형 반도체를 형성하는 발전층의 개선을 추진할 계획으로 태양광을 통해 플러스와 마이너스 엑시톤(Exiton)이 생성하는 p형 반도체와 엑시톤이 해리되면서 전자를 전극으로 옮기는 n형 반도체의 접점을 확대할 계획이다. p형과 n형의 접점을 올록볼록한 구조로 만들어 전하분리를 극대화시켜 대량의 전자 확산을 촉진해 2015년까지 통상 타입은 7%, 시스루(See-Through) 타입은 5% 상당의 변환효율을 실현할 방침이다. 의사성이 뛰어난 등 가볍고 플렉서블(Flexible)한 OPV의 특징을 활용해 우선 건축 자재용도로 채용을 시작할 것으로 알려졌다. OPV는 투명양극과 발전층, 음극 등으로 구성되며 발전층에는 빛이 닿으면 전자를 방출하는 p형 반도체와 플러린(Fullerene) 화합물 등으로 형성된 n형 반도체가 사용된다. p형과 p-n혼합, n형을 적층한 p-i-n 삼층형과 p형 반도체와 n형 반도체를 섞은 Accepter형 등의 OPV가 화학기업을 중심으로 개발이 진행되고 있다. Mitsubishi Chemical은 발전층의 상세한 구조는 공개하지 않고 있으나 셀 교환율이 세계 최고인 11.7%를 실현한 것으로 알려졌다. 셀을 모듈화할 때 통상 타입 모듈의 변환효율은 5% 수준으로 실용화를 계획하고 있는 2015년에는 비결정질 실리콘(Amorphous Silicon)계 태양전지와 동일한 7% 수준으로 향상할 방침이다. Mitusbishi Chemical은 p형 반도체 신재료 개발을 진행하면서 동시에 최적의 전하분리가 가능한 pn접점 형성을 추진하고 있다. p형 반도체에서 n형 반도체로 이동하는 마이너스 엑시톤은 10나노미터 수준으로 빛이 닿으면 p형 반도체 형성이 10나노미터 이상 폭을 가지면 n형 반도체에 엑시톤이 확산되지 않기 때문에 변환효율을 향상할 수 없다. 이에 따라 p/n형 접점의 최대화를 추구해 유기합성 및 유기반도체 설계 등 종합 화학기업으로서 보유하고 있는 기술을 집약해 OPV 발전층의 최적 나노구조 형성을 실현할 계획이다. 개발한 발전층은 건축자재용 시장을 중심으로 우선 판매할 방침으로 건설기업 등과 공동으로 실증실험을 진행해 각종 데이터 수집에 나섰다. 수직면 설치, 휘감기 등 다양한 색상의 발전이 가능한 이점을 활용해 내장 건축자재 및 스마트 빌딩 등에 채용을 기대하고 있다. 현재 Mizushima 사업소에 파일럿 설비를 가동해 OPV 도포 및 직렬화, 집전체 인쇄의 롤투롤(Roll-to-Roll) 방식으로 제조해 샘플공급을 실시하고 있으며 본격적인 사업화를 앞두고 양산을 위한 거점 선정작업을 진행하고 있다. <화학저널 2014/09/25> |
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