포스텍 연구팀이 유기태양전지의 광전환 효율을 획기적으로 향상시킬 수 있는 새로운 구조를 개발했다.
조길원 포스텍 화학공학과 교수와 조새벽 박사 연구팀은 유기태양전지가 빛을 받아 생성한 전류는 미세한 전기장의 변화에 민감하게 반응한다는 점을 응용해 유기태양전지 효율을 끌어올릴 수 있는 기술을 개발했다고 10월18일 발표했다.
연구팀은 강유전성 고분자를 이용하면 박막 안의 쌍극자를 한 방향으로 정렬할 수 있다는 점에 착안해 반도체 고분자의 광활성층과 전극 사이에 강유전성 나노복합박막을 추가로 생성했다.
삽입된 막은 생성된 전자와 정공이 각각 양극과 음극으로만 흐르게 하는 전류의 수도꼭지 역할을 하기 때문에 광전류의 손실을 최소화 할 수 있으며 수 밀리 초의 짧은 외부전기장을 서서히 더해주는 것만으로 소자 전체의 광기전력을 체계적으로 제어하고 반도체 고분자 물질마다 최적의 광전류를 효과적으로 추출할 수 있는 것으로 알려졌다.
연구성과는 유기태양전지에 사용된 다양한 반도체 고분자마다 새로운 소자구조가 필요하다는 단점을 극복했으며 효율을 정밀하게 조절할 수 있는 새로운 범용구조를 제안했다는 점에서 의미가 있다.
연구팀은 신규기술을 통해 광전하의 수명을 기존 태양전지에 비해 80%이상 늘리고 효율은 최소 10%에서 최대 400%까지 높일 수 있는 것을 확인했다.
조길원 교수는 “신규 개발하는 모든 유기반도체에 적용할 수 있는 소자구조의 모델을 최초 제안한 것”이라며 “고효율‧저비용의 인쇄용 플렉시블(Flexible) 유기태양전지 개발에 기여할 것”이라고 강조했다.