1000시간 이상의 고안정성 테스트를 거친 세계 최대 수준인 206cm²크기의 대면적 반투명 유기 태양전지 모듈 구현 기술이 광주과학기술원 연구팀에 의해 개발했다.
광주과학기술원(지스트·GIST)은 13일 차세대에너지연구소 강홍규 책임연구원과 신소재공학부 이광희 교수 공동연구팀이 도심 친화형 태양광 시설인 ‘차세대 반투명 유기태양전지 기술’ 구현에 성공했다고 밝혔다.
기존 반투명 유기 태양전지 기술은 유기 소재와 투명 전극의 취약성으로 장기적 안정성을 보장하기 어렵고, 건물 적용을 위한 대면적 구현이 어렵다는 문제가 있었다. 연구팀은 모듈 확장을 위해 대면적에서도 균일한 코팅 두께를 실현해 효율 균일도를 확보했고, 기존 독성 용매 대신 친환경 용매를 활용해 작업자의 안전과 환경 보호도 동시에 고려하는 기술을 개발했다.
대면적 모듈 크기를 온전히 보호하는 새로운 방법을 도입해 외부 요인으로 인한 열화를 지연시켜 모듈의 고내구성까지 구현했다. 이를 바탕으로 세계 최고 수준인 206cm²크기의 대면적 반투명 유기 태양전지 모듈에서 1000시간 이상의 가속 열화 조건의 고안정성 테스트도 통과했다.
문헌에 보고된 최고 수준인 114.5cm²면적에서 4.5%의 광전변환효율과 비교했을 때, 약 1.8배의 면적 증가와 동시에 2.3배 높은 광전변환 효율을 달성했다고 연구팀은 설명했다. 또 건물용 유리 표준에 적합한 광학·에너지 차단 성능에 대해 인증 기관인 LX글라스 기술연구소를 통해 시험성적서를 발급받아 현재 사용되는 건축용 유리를 반투명 유기태양전지로 대체할 수 있다는 가능성도 입증했다.
연구팀은 건축물 창호·차량 유리·디스플레이 등 투명성이 요구되는 다양한 분야에도 적용 가능하고 심미성을 유지하면서도 전력을 생산할 수 있어 도시 환경과 조화로운 에너지원으로 주목받을 것으로 기대한다.
강홍규 책임연구원은 “유기 태양전지의 대면적 확장 가능성과 장기 안정성 문제를 해결했다”며 “차량용 유리나 스마트 디스플레이 등 일상 속 다양한 영역에 반투명 태양전지를 적용해 도심 친환경 에너지 인프라 확충에 크게 기여할 것”이라고 말했다.
GIST 차세대에너지연구소 강홍규 책임연구원과 신소재공학부 이광희 교수가 교신저자로 참여하고, 차세대에너지연구소 정현석 연구원·기태윤 박사과정생·히거신소재연구센터 임동하 연구원이 수행한 이번 연구는 화학공학 분야 국제학술지 케미컬 엔지니어링 저널(Chemical Engineering Journal)에 지난 1일 실렸다.
헬로티 이창현 기자 |
