국내 연구진이 플렉서블 디스플레이 및 스마트 안경 등 차세대 플렉서블‧웨어러블 전자기기의 에너지원으로 각광받고 있는 유기태양전지의 상용화 가능성을 한층 높였다.
글로벌프런티어 멀티스케일 에너지시스템연구단의 김범준 교수팀과 김택수 교수팀은 풀러렌 대신 N형 전도성 고분자라는 물질을 사용하여 기존 풀러렌 기반 유기태양전지보다 훨씬 뛰어난 내구성을 가지면서도 동시에 높은 효율로 전력을 생산할 수 있음을 최초로 규명했다.
기존 유기태양전지에 사용되는 풀러렌을 고분자로 대체하여 기존보다 신축성은 60배 이상, 내구성은 470배 이상 향상시킨 것이다. 유기태양전지는 무기물이 아닌 유기(탄소화합물) 재료를 주원료로 사용하는 태양전지이다.
차세대 플렉서블‧웨어러블 전자기기의 구동 에너지원은 반드시 유연하며 휴대가 가능해야 하는데, 유기태양전지는 가볍고 유연한 유기물 박막을 기반으로 하기 때문에 기존 무기태양전지에 비해 유연하고 가벼우며, 우수한 빛 흡수력과 낮은 공정단가 등 많은 장점을 가지고 있어 주목을 받고 있다.
하지만, 기존 유기태양전지는 효율은 높지만 그 안에 포함된 풀러렌의 잘 깨지는 성질인 취성 때문에 플렉서블 소자에 사용하기에는 내구성이 부족하여 상용화에 어려움을 겪고 있었다.
이에 반해 유기태양전지에 풀러렌 대신 고분자를 사용하면 고분자의 유연함과 고분자 사슬 사이의 얽힘 효과에 의해 높은 효율을 유지하면서도 내구성을 크게 향상시킬 수 있을 것으로 예상되어 왔다.
김범준 교수는 “이번 연구를 통해서 고분자 태양전지가 높은 효율뿐만 아니라 소자의 기계적 특성을 획기적으로 향상시킬 수 있음을 확인 하였으며, 이를 필요로 하는 다양한 부착형, 휴대용 소자 구현을 앞당겨 산업계로 큰 파급효과가 있을 것으로 예상한다”고 말했다.
김연주 기자 (npnted@hellot.net)
