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종이처럼 여러 번 접을 수 있는 태양전지 출시가 가시화되고 있다.
POSTECH 조길원·김민·박종환 박사팀(화학공학과)은 재료과학 분야 권위지인 어드밴스드 에너지 머터리얼스(Advanced Energy Materials)지를 통해 유연성을 획기적으로 향상시킨 수직형 유기태양전지 기술을 발표했다. 이 기술은 종전 휘어지기는 하지만 여러 번 구부릴 수는 없었던 유기태양전지의 문제점을 크게 개선한 것으로 표지논문으로 발표됐다.
유기태양전지는 실리콘과 같은 딱딱한 무기소재가 아닌 유연한 유기소재를 광활성 물질로 사용함에 따라 인쇄하듯 간단한 공정으로 만들 수 있다. 또 지지하는 기판을 플라스틱으로 만들 경우 휘거나 구부릴 수 있어 웨어러블 전지나 벽에 부착하는 필름형태의 전지에도 응용할 수 있다.
따라서 여성들이 사용하는 천 소재의 가방에 넣어 언제든 스마트폰 충전을 할 수 있는 태양전지나 실내에 들어오는 햇빛으로 전기를 만들어 내는 벽지 등의 실현도 가능하다.
통상 유기태양전지는 기판-전극-광활성층과 전극이 여러 층으로 겹겹이 쌓인 수직 구조로, 사용하는 기판과 전극 소재가 딱딱해 접거나 휠 수 없었다.
연구팀은 아예 새로운 수평 형태의 구조를 만들었다. 이에 따라 단 한개층을 이용하는 이 태양전지는 수 천회 구부려도 광전효율이 그대로 유지된다. 또 햇빛이 광활성층에 직접 도달하는 구조기 때문에 굳이 빛을 끌어 모으기 위해 투명기판을 고집할 필요도 없다.
조길원 교수는 “이 기술을 이용하면 신문처럼 가볍고 접을 수 있는 새로운 개념의 태양전지 개발은 물론 복잡한 소자 제작공정도 단순화시킬 수 있어 차세대 태양전지 상용화에 크게 기여할 것”이라고 말했다.
한편 이번 연구는 미래창조과학부가 추진하는 글로벌프론티어사업(나노기반소프트일렉트로닉스연구단)의 지원으로 진행됐다.
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