포항공과대학교는 조길원 교수와 이재원·조새벽 박사 연구팀이 유기태양전지용 반도체 고분자 코팅과정에서 나노선 형태로 자기 조립되는 현상을 규명하고 이를 응용해 태양전지 효율을 크게 향상시킬 수 있는 기술을 개발했다고 3일 밝혔다.
이번 연구는 유기태양전지용 반도체 고분자 분자 간 상호작용을 간단한 인쇄공정으로 조절해 결정화도가 높은 고분자 나노선을 만들어 학계의 주목을 받고 있다.
유기태양전지 반도체 고분자는 인쇄공정을 쉽게 하기위해 곁가지를 붙이는 것이 필수적임에 따라 이 연구팀은 빛 흡수를 낮추는 이러한 곁가지를 사용하는 대신 다양한 혼합용매를 사용해 분자간의 상호작용을 효과적으로 조절했다. 이를 통해 인쇄공정 중 용매의 증발과정을 제어하면 반도체 고분자가 나노선 형태가 된다는 것을 발견했다.
특히 이 연구팀은 이러한 반도체 고분자 나노선이 광활성층 내에서 빛에 의해 생성된 전류의 고속도로 역할을 해 전류의 손실을 최소화하며 기존 태양전지에 비해 광전류의 생성을 2.5배 이상, 효율 60% 이상 증가시킨다는 사실을 규명했다.
조길원 교수는 “이번 성과는 유기태양전지용 반도체 고분자가 인쇄되는 과정에서 나노선으로 만들어지는 원리를 처음으로 규명한 것”이라면서 “이 연구를 바탕으로 고효율, 저비용의 인쇄용 플렉시블 유기태양전지의 개발에 기여할 수 있을 것”으로 기대했다.
한편 이번 성과는 재료분야 세계적인 권위지인 Advanced Materials 최신호(10월22일자) 표지논문으로 발표됐다.
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