페인트처럼 바르는 태양전지 만든다
박태호 포스텍 교수팀 토론토대와 공동 연구 친환경 용매에 잘 녹는 고분자 물질 합성 성공
2020-09-28 이예진기자
친환경 용매에 잘 녹는 태양전지가 개발됐다.
박태호<사진> 포스텍 화학공학과 교수 연구팀은 최근 토론토대 연구팀과 함께 무작위 공중합을 이용해 친환경 용매에 잘 녹는 고분자 물질을 합성하는데 성공했다.
일명 ‘바르는 태양전지’는 용액공정으로 만들어진다.
태양전지 소재가 되는 유기물을 액체상태로 만들고 필요한 부분에 신문처럼 인쇄하는 방식이다.
하지만 유기 소재를 페인트나 잉크처럼 만들어 사용하는데 있어서 기존에는 고효율을 내는 고분자가 독성이 낮거나 없는 용매에는 잘 녹지 않아 독성용매를 통해 공정했다. 때문에 상용화에는 어려움을 겪고 있었다.
연구팀은 비대칭 구조를 갖는 고분자 물질을 합성하고 용해도를 높여 식품첨가제로도 사용되는 친환경 용매에도 녹을 수 있도록 했다.
이때 합성된 무정형 고분자 물질은 태양전지에 적합한 배향을 가지는 것뿐만 아니라 전하 이동에 방해가 되는 결정 표면이 없고, 열에 의한 결정화가 일어나지 않아 고온에서도 안정적인 효율을 보였다.
연구팀은 무정형 고분자 물질을 사용해 최고 13.2%의 효율을 얻었고 고온 조건에서도 120시간 후에도 89%의 효율을 유지하는 것을 확인했다.
이는 기존에 보고된 것보다 효율이 높고 안정성이 뛰어나다.
박태호 교수는 “높은 효율과 뛰어난 안정성을 가진 차세대 태양전지의 대량 생산에 필요한 친환경 공정의 가능성을 제시한 연구”라며 “양자점 태양전지의 정공 전달 물질뿐만 아니라 차세대 유기 박막 트랜지스터, 유기 태양전지, 페로브스카이트 태양전지 등에 도입할 수 있다”고 말했다.