우리대학 조길원(화공) 교수, 김민·박종환 박사 팀은 재료과학 분야 권위지인 <Advanced Energy Materials>를 통해 유연성을 획기적으로 향상한 유기 태양전지 기술을 발표했다.
유기 태양전지는 유연한 유기 소재를 광활성 물질로 사용해 인쇄하듯 간단한 공정으로 만들 수 있고, 지지하는 기판을 플라스틱으로 만들 경우 휘거나 구부릴 수 있어 웨어러블 전지나 벽에 부착하는 필름 형태의 전지 응용으로 주목받고 있다.
하지만 통상 유기 태양전지는 기판-전극-광활성 층과 전극이 여러 층으로 겹겹이 쌓인 수직 구조이다. 수직형 태양전지는 전극끼리 연결하는 복잡한 공정이 필요하고, 사용하는 기판과 전극 소재가 딱딱해 접거나 휠 수는 없었다.
연구팀은 아예 구조를 바꾸어 새롭게 수평 형태의 구조를 만들었다. 단 한 개의 층을 이용해 수천 회 구부려도 광전 효율이 그대로 유지되도록 한 것이다. 햇빛이 광활성 층에 직접 도달하는 구조이기 때문에 굳이 빛을 끌어모으기 위해 투명 기판을 고집할 필요가 없게 됐다. 게다가 여러 공정을 거치지 않고 한 번의 코팅으로 제작할 수 있는 장점도 있다.
이로 인해 신문처럼 가볍고 접을 수 있는 새로운 개념의 태양전지 개발은 물론, 복잡한 소자 제작 공정도 단순화시킬 수 있어 차세대 태양전지 상용화에 기여할 것으로 기대된다.
한편, 이번 연구는 미래창조과학부가 추진하는 글로벌프론티어사업(나노기반소프트일렉트로닉스연구단)의 지원으로 수행됐다.