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테크노트 국내 연구팀, 고효율·대면적 유기 태양전지 소재 개발해

반도체 혼화성 조절해 뭉침 현상 제어해 11.28%의 높은 전력 변환 효율 기록 큰 면적에서 높은 효율을 내는 유기 태양전지가 개발됐다. 유기 태양전지는 차세대 태양전지로 주목받고 있다. UNIST 화학과 김봉수 교수팀이 KIST 차세대 태양전지 연구센터 손해정 박사팀과 공동으로 고효율의 대면적 유기 태양전지 소재를 개발했다. 유기 태양전지는 현재 상용화된 실리콘 태양전지보다 가볍고 유연성을 가지며, 반투명하게 제작할 수 있어 차세대 전지로 주목받고 있다. 하지만 소자의 제작과정에서 발생하는 유기 소재의 뭉침 현상으로 높은 효율을 내기 어려웠다. 공동 연구팀은 n형 반도체(전하 운반자 역할을 하는 전자의 수가 양공의 수에 비해서 훨씬 많이 있는 반도체)와 p형 반도체(전하 운반자 역할을 하는 양공의 수가 전자의 수에 비해서 훨씬 많이 있는 반도체)가 섞이는 혼화성을 조절해 기존 대면적 유기 태양전지 효율 저하의 원인인 유기 소재의 뭉침 현상을 제어했다. 이에 앞서 공동 연구팀은 전자를 받아들이는 전자수용체 말단에 위치한 원자를 도입해 ‘비대칭 n형 반도체’를 개발했다. 반도체의 고분자화합물을 이루는 두 종류의 단량체를 결합시켜 새로운 ‘p형 공중합체(co-p

이동재 기자

2023-08-17 09:36

테크노트 지스트, 500㎠ 대면적 유기 태양전지 필름 개발

강홍규 박사·이광희 교수팀, 친수성 산화물층 형성으로 박막 불균일 문제 해결 기존 실리콘 태양전지를 대체할 차세대 태양전지인 ‘유기 태양전지’ 상용화에 기여할 고효율 대면적 모듈 필름이 개발됐다. 지스트 연구혁신센터 강홍규 박사와 차세대에너지연구소 이광희 소장(신소재공학부 교수) 공동 연구팀은 유연한 투명전극 기판 위에 500㎠ 이상 대면적 크기의 고효율 유기 태양전지 모듈 필름 제작기술을 개발했다. 유기 태양전지는 빛을 흡수해 전하를 생성하는 광활성층에 친환경 유기물질을 사용하는 차세대 태양전지. 초저가·초고속으로 두루마리 형태의 ‘롤투롤(roll to roll)’ 대량 생산이 가능하다. 기존 실리콘 태양전지에 비해 유연하고, 투명하며, 가벼운 필름 형태로 제작 가능해 장소의 제약 없이 유리, 벽면 등에 부착해 사용할 수 있다. 최근 유기 태양전지 소면적 셀에서 약 20%의 에너지 변환 효율이 보고되어 국내외에서 상용화를 위한 대면적 모듈 제작기술에 대한 관심이 증가하고 있다. 기존 유기 태양전지 연구는 대부분 값비싸고 딱딱한 인듐주석산화물(ITO) 투명전극 유리기판(약 1㎠) 위에 제작한 작은 셀(cell) 단위 수준에서 이루어져 왔다. 대면적이면서 유연

김진희 기자

2022-05-01 10:28

일반뉴스 UNIST·호주연구진, AI 기반 인쇄형 유기 태양전지 개발 기술 선보여

헬로티 이동재 기자 | UNIST와 호주 연방과학기술원 연구진이 인공지능(AI)을 유기 태양전지 개발에 접목한 기술을 선보였다. 해당 기술은 유기 태양전지를 비롯한 다양한 인쇄형 광전 소자 개발 연구를 가속화할 새로운 연구 방법으로 주목받고 있다. UNIST 에너지화학공학과 김진영 교수팀과 연방과학기술원 박두진 박사팀은 고성능 유기 태양전지 생산에 필요한 재료 성분비와 적층 두께 등을 예측하는 모델을 개발했다. 예측모델은 인공지능의 한 분야인 머신러닝 기술을 활용해 만들었다. 인공지능(머신러닝) 학습에 필요한 데이터 셋은 롤투롤(roll to roll, 원통막대에서 풀려나가는 기판 위에 유기 태양전지 재료를 인쇄한 뒤 이를 다시 다른 원통막대에 감아내는 공정방식) 공정으로 유기 태양전지를 대량 제조함으로써 쉽게 확보할 수 있었다. 유기 태양전지는 유기물, 첨가제 등이 섞인 용액을 기판 위에 코팅해 만든다. 가벼우면서도 유연한 필름형태로 만들 수 있고 값도 싸서 차세대 태양전지로 꼽힌다. 상용 태양전지 대비 낮은 효율이 문제지만 최근 다성분 유기 태양전지가 개발돼 전지 효율도 높아졌다. 하지만 다성분 유기 태양전지가 개발되면서 최적화 작업은 더 까다롭게 됐다.

이동재 기자

2021-06-23 10:11