세계 최고 수준, 태양전지 개발 관련
(AI타임스 = 윤광제 기자) 전북대학교는 3일 나석인 교수(유연인쇄전자전문대학원) 연구팀이 세계 최고 수준의 효율을 달성한 차세대 태양전지를 개발했다고 밝혀 세계 학계의 이목이 집중되고 있다.
이는 나석인 교수팀이 광흡수 특성과 전하 수송 능력이 우수한 삼성분계(三成分系, ternary system 3가지 성분으로 구성된 계) 조성을 광활성층으로 이용하고 이를 활용해 슬롯다이 인쇄공정 기반의 유기태양전지를 제작했기 때문이다.
나 교수의 논문은 에너지과학 분야의 세계적인 학술지 『어드밴스드 에너지 머티리얼즈(Advanced Energy Materials』(IF=24.884) 표지논문으로 선정돼 9월호에 게재됐다.
연구팀은 인쇄공정으로 제조된 삼성분계 광활성층의 나노모폴로지 제어를 위해 첨가제 함량과 후처리 공정 기술을 개발했고 이어 향상된 전하 이동 특성을 유도해 효율을 극대화 했다.
연구진들은 삼성분계 박막의 최적화와 효율 향상의 메커니즘 규명했으며 이를 통해 인쇄공정으로 제조된 유기태양전지 중 세계 최고 수준인 13.5% 광전변환효율을 달성했다. 그동안 유기 낮은 광전변환효율 극복이 고분자 태양전지의 문제점으로 지적됐던 것을 감안하면 대단한 성과라는 중론이다.
이번 연구에 사용된 슬롯다이 인쇄공정은 Roll-to-Roll (유연인쇄공정) 및 대면적-모듈 제조공정에 적용 가능한 복합적인 기술로써, 유연 태양전지와 대면적-모듈 (30㎠) 제조공정으로 손쉽게 전환돼 9.57%, 8.6%의 높은 광전변환효율을 달성하는 등 상용화 진입 단계의 효율을 확보한 것으로 평가했다.
이번 연구는 전북대학교 나석인 교수와 서유현 대학원생(박사과정), 이정주 대학원생(석사과정), 호주연방과학산업기구(CSIRO) 박두진 박사의 주도와 ‘한국전력연구원 (주력연구사업)’, ‘한국연구재단 (기초연구사업)’, 등의 지원으로 수행됐다.
나석인 교수는 이번 연구에 대해 “슬롯다이 인쇄공정을 통한 고효율 삼성분계 유기태양전지 실현 가능성과 Roll-to-roll 및 대면적-모듈 공정에 결합 가능한 기술로 차세대 태양전지의 상용화 기반 구축에 크게 기여한 것”이라고 소회를 밝혔다.
한편 사물인터넷 시대에 센서 및 디지털 장비의 구현을 위해 에너지 소스는 필수적인 요소로 인식되고 있는 가운데 휴대용 전자기기에 적용이 유리한 유기 고분자 태양전지 기술은 향후 원천기술로 그 가치가 높아 이번 논문 게재를 통해 나 교수의 연구개발이 탄력을 받을 전망이다.
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