변환효율 40%에 10년 내구성 달성 … 센서전원 중심 환경발전용 전개
화학뉴스 2015.01.29
Toray는 현재 개발하고 있는 OPV(Organic Photovoltaics)를 환경발전(Energy Harvest)용으로 전개하기로 최종 결정하고 2016년 대량생산을 시작할 계획이다.
형광등 조건에서 변환효율이 40%에 달하며 실내 환경에서 10년 이상의 내구성을 확보할 계획으로 고객평가를 시작해 일상생활용과 센서의 전원용 등 수요를 개척할 방침이다. 도포 프로세스를 적용한 단층구조가 가지는 코스트 경쟁력을 적극화해 리튬이온 2차전지(LiB: Lithium-ion Battery) 대체를 가속화할 계획이다. 신규시장 창출을 추진하는 동시에 2025년 무렵까지 소재 일체형 등 태양광 발전용으로 적용을 확대하는 방안도 고려하고 있다. Toray는 일본 Saga 소재 첨단소재연구소에서 OPV 실용화를 위한 전략을 추진하고 있다. Toray의 OPV는 독자개발한 방향족(Aromatic) 폴리머를 도너소재로 사용해 풀러렌(Fullerene) 화합물의 억셉터 소재와 혼합한 벌크 이종(Bulk Hetero) 구조로 단층소자로서는 세계 최고인 10.6%의 변환효율을 달성했다. 사업화를 위해 인공조명 환경에서 뛰어난 OPV 발전성능과 저조도에서도 높은 발전량을 기록할 수 있는 점 등을 활용해 실내 환경발전용으로 공급을 추진하기로 결정했다. OPV는 사용하는 소재를 변경함으로써 흑색계와 청색계, 적색계, 회색계 반투명 제조가 가능하며 흑색계는 1000룩스의 형광등 빛으로 cm당 45마이크로와트(변환효율 40%)의 발전이 가능하며 10년의 내구성도 확보한 것으로 알려졌다. 대량생산을 위해서는 모듈 변환효율 8% 수준을 계획하고 있으며 용도에 따라 발전층의 두께는 130나노미터와 300나노미터를 제공할 예정이다. 첨단소재연구소 인근에 생산공장을 마련할 계획이며 실험단계에서는 스핀코터(Spin Coater) 도포로 전하운반층과 유기발전층을 형성하고 있으나 대량생산 공정에서는 롤투롤이나 매엽(Sheetfed Printing) 방식을 적용할 방침이며 현재 진공증착 방식으로 제조하는 전극을 도포식으로 변경하는 방안도 검토하고 있다. 환경발전의 용도는 탁상계산기와 스마트폰, 완구 등 일반 생활용품 이외에도 아웃도어 및 레저용품, H전력계통운영시스템(EMS: Energy Management System)용 센서, 전자교탁 전원 등으로 LiB 대체 소재로서 신규 수요를 개척해나갈 계획이다. 앞으로는 배리어성을 개선하고 도포프로세스 과정에서 생겨나는 잔상용매 감축, 발전층 내부구조 개선 등을 추진해 성능을 더욱 향상하고 내구성을 개선할 방침이다. 아울러 2025년까지 태양광발전 교환효율을 15% 수준까지 끌어올릴 계획인 것으로 알려졌다. <화학저널 2015/01/29> |
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