우리나라 연구진이 가볍고 자유자재로 구부러지면서도 가격이 저렴해 신재생에너지로 각광 받는 '유기 태양전지'의 성능과 수명을 획기적으로 향상시킨 기술을 개발했다. 이 연구는 광주과기원 김동유 교수와 윤진문 박사 과정생 그리고 한국과학기술연구원 나석인 박사가 주도했으며, 연구 결과는 재료 공학 분야 권위 있는 학술지인《Advanced Materials》에실렸다.
김동유 교수 연구팀은 인듐 주석 산화물(ITO)전극과 유기물 사이에 기존에 사용하던 물질(PEDOT : PSS) 대신 화학적 방법으로 만든 환원그래핀을 삽입해 소자의 성능을 높였으며, 수명을 2배 이상 향상시키는 데 성공했다. 전 세계 연구자들은 유기 태양전지의 상용화에 걸림돌이던 짧은 수명 문제를 해결하고자 현재 가장 보편적으로 사용하는 물질인 피닷 : 피에스에스(PEDOT : PSS)를 대체하고자 이 기술 개발을 꾸준히 시도해 왔다. 유기 태양전지는 무기물 태양전지와 달리 빛을 받아 전자와 정공을 형성하는 물질이 전도성 고분자와 플러렌 단분자 혼합층으로 구성돼 있다. 실리콘 태양전지에 비해 가볍고 굽힘이 가능하며 저렴한 가격에 소자를 제작할 수 있다는 장점이 있다. 유기태양전지에서 전극과 유기물의 접촉면은 소자의 성능과 수명에 매우 중요한 역할을 한다. 현재까지 PEDOT : PSS 물질을 널리 사용했다. 그러나 PEDOT : PSS는 소자의 성능은 우수하지만, 높은 산성으로 말미암아 소자의 수명이 짧았다. 김동유 교수팀은 화학적 방법으로 자체 제조한 '환원 그래핀'을 PEDOT : PSS 대신 삽입한 결과, 소자의 성능과 수명이 2배 이상 향상됐음을 실험을 통해 확인했다. 일반적으로 완벽한 구조를 갖는 그래핀에 비해 결함이 많은 단점이 있으나, 저렴한 가격으로 대량 생산 및 용액 공정이 가능하다는 장점이 있다. 김동유 교수는 "이번에 개발한 기술은 유기 태양전지뿐만 아니라 유기 발광 디스플레이와 같은 유기 전자 소자의 수명 향상에 널리 적용할 수 있는 신기술이다"면서, "우리나라 신재생에너지 활성화를 위한 새로운 원천기술이 될 것으로 기대한다"라고 연구 의의를 밝혔다.
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