온도변화에 민감한 유기 태양전지의 열 안정성을 개선하는 방법을 국내 연구진이 발견했다. 국립금오공과대 고분자공학과 이원호 교수 연구팀과 중앙대 이창연 교수 및 경상국립대 이태경 교수 연구팀의 공동 연구 성과다.
이들 연구팀은 ‘고분자 기반 유기 태양전지의 열 안정성을 획기적으로 개선한 연구 성과’를 발표했다고 12일 밝혔다. 이번 연구는 고온의 가혹한 조건에서도 매우 안정적인 특성을 나타내 유기 태양전지의 상용화 가능성을 높였다는 평가를 받고 있다.
유기 태양전지는 유기화합물을 사용해 태양빛을 전기로 변환하는 것으로 가볍고 유연하며 저렴하다. 그러나 온도변화에 민감해 고온에 장기간 노출될 경우 성능이 크게 떨어지는 단점이 있다. 따라서 연구팀은 아주 간단한 열처리 공정을 통해 유기 태양전지 상부 전극의 확산을 억제해 열 안정성을 개선했다고 밝혔다.
연구팀은 열처리 과정이 고분자 전도층의 밀도를 증가시켜 고온의 스트레스에서도 전극 확산을 방지하고 장기적으로 안정성이 유지되는 효과를 확인했다. 연구에서는 100도에서 1000시간 동안의 열처리 과정에도 90%의 초기 효율을 유지하는 성과를 달성했다. 현재까지 보고된 유사한 형태의 광활성층을 사용한 유기 태양전지 중 가장 높은 열 안정성을 유지한 기록 중 하나로 평가된다.
연구 논문은 지난 10월28일 화학공학 분야의 저명 국제 학술지인 ‘케미컬 엔지니어링 저널(Chemical Engineering Journal)’에 게재됐다. 유기 태양전지의 내구성 문제를 해결할 수 있는 중요한 방법을 제안한 연구로 주목받고 있다.
이번 연구를 주도한 국립금오공대 이원호 교수는 “유기 태양전지의 열 안정성 개선 기술은 고효율 친환경 에너지 생산을 위한 핵심 기술”이라며 “연구가 차세대 태양광 발전 분야에서 기여를 할 수 있을 것이라 기대한다”고 말했다.