효율과 안정성 모두 높인 ‘올폴리머’ 태양전지 개발

경상국립대학교 자연과학대학 화학과 김윤희 교수팀이 한국과학기술원 생명화학공학과 김범준 교수팀과 유기 태양전지 분야에서 새로운 유기반도체 고분자를 개발, 사용하여 높은 수준의 효율을 나타내는 올폴리머(All-Polymer) 태양전지를 개발하는 데 성공하였다.

이번 연구는 에너지기술평가원 전략기술개발사업과 한국연구재단 중견연구자 지원사업의 지원으로 수행되었다. 김윤희 교수팀 순청 박사과정생과 김범준 교수팀 이진우 박사과정생은 공동 제1저자로 참여했다.

유기박막 태양전지는 억셉터 재료의 경우 이제까지는 주로 고가의 플러렌 유도체를 사용하였고 최근에는 비 플러렌 저분자 억셉터를 사용하는 연구로 활발하게 진행되고 있다.

All-Polymer 태양전지는 비 플러렌 저분자 억셉터 대신 비 플러렌 고분자 억셉터를 사용하는 것이며 All-Polymer 태양전지는 저렴한 비용, 신축성, 뛰어난 기계적 안정성으로 인해 신재생 에너지의 상용화를 위해서는 이러한 All-Polymer 태양전지에 대한 필요성이 증가할 것으로 기대하고 있다.

이번 연구에서는 새로운 비 플러렌계 억셉터 고분자 유기반도체 재료를 개발하여 All-Polymer 태양전지에 적용하는 연구를 하였다. 

현재까지 개발된 All-Polymer 태양전지 중 높은 11.12%의 전력 변환 효율(PCE)을 보이면서 기계적 안정성이 우수한 특성을 보였으며 이들 결과들은 향후 유연하고 고효율과 고안정성 유기 태양전지의 상용화를 위한 중요한 역할을 할 것으로 기대한다.