UNIST, 새로운 첨가제 개발
전체 무게의 0.05%만으로 안정 효과
85도에서 1680시간 지나도 성능 유지
[파이낸셜뉴스] 울산과학기술원(UNIST) 화학과 김봉수 교수팀은 유기태양전지 수명을 대폭 늘릴 수 있는 첨가제를 개발했다고 26일 밝혔다. 태양전지 전체 무게의 0.05%에 불과한 첨가제가 유기태양전지 수명을 137일 이상으로 늘렸다.
김봉수 교수는 "고효율 광가교제 개발을 통해 유기 태양전지의 고질적인 안정성 문제를 해결하고, 나아가 그 원리를 규명하는 데 성공했다"며, "이번 연구는 유기 태양전지 상용화를 위한 안정성 향상 기술 개발에 매우 중요한 기여를 할 것"이라고 말했다.
연구진은 새로 개발한 첨가제를 넣어 유기태양전지 성능을 테스트했다. 그결과 초기효율이 12.5%의 유기태양전지는 85도 온도에서 1680시간이 경과한 후에도 11.7%의 광전환효율을 기록했다. 이는 초기효율의 93.4%에 해당하는 값이다. 또한 80도에서는 3290시간을 견뎌냈다.
반면 참가제를 넣지 않은 태양전지는 초기효율 13.92%에서 58.7%에 해당하는 8.17%로 떨어졌다. 결국 첨가제의 유무에 따라 태양전지 수명 성능이 약 59% 이상 차이가 난 것이다.
유기태양전지는 제조가 쉽고 필름 형태로 찍어 유연하게 붙일 수 있는 차세대 태양전지다. 하지만 유기물의 특성상 열에 약해 오래 쓰기가 어렵다. 이를 해결하기 위해 유기물 성분을 단단히 연결해 보호하는 가교제를 첨가하는 방법이 연구되고 있다.
연구진이 개발한 유기태양전지 첨가제는 소량만 사용해도 안정화 효과를 낼 수 있는 고효율 광가교제 6Bx를 개발했다. 이 광가교제는 질소 원자 3개로 구성된 아지드 이온을 이용해 만든 것으로, 태양전지 내 여러가지 물질들을 잘 연결해 줌으로써 더 튼튼하고 오래 사용할 수 있게 해준다.
또한 연구진은 이 가교제의 작동원리를 다중 분석 기법을 통해 밝혀냈다.
한편, 연구진은 미국 UC산타바바라의 툭-퀜 응우옌 교수, 프랑스 릴대학교 소속이자 국립과학연구센터의 촉매 및 고체화학 연구소 연구원인 마주나타 레디 교수팀과 함께 연구했다. 또 이번에 개발한 첨가제는 에너지 분야의 세계적인 학술지인 'ACS 에너지 레터스(ACS Energy Letters)'에 발표됐다.
monarch@fnnews.com 김만기 기자
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