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연구팀이 개발한 초유연 반투명 유기 태양전지 실제 사진. |
12일 아주대에 따르면 전자공학과 박성준 교수와 응용화학생명공학과 김종현 교수 연구팀은 유연 고내구성의 반투명 유기 태양전지를 개발했다.
태양광 발전은 지속가능한 재생에너지원으로 저렴한 운영 비용과 다양한 활용 가능성으로 주목을 받아왔다. 그러나 기존 실리콘 기반의 무기 태양전지는 무겁고, 어두운 색을 띄는 데다 유연하지 못해 다양한 형태로 활용하기에는 어려움이 많았다.
이에 공동 연구팀은 기존에 유기 태양전지에 사용된 두꺼운 두께의 ITO 전극과 불투명 상부 전극을 대체할 수 있는 방안을 찾는 데 주력했다. 연구팀은 연성이 좋은 금속 중 하나인 은(Ag)을 주목, Ag 금속을 초박막 형태로 쌓아 유연성이 뛰어난 투명 하부 전극을 제작했다.
또 절연체-금속-절연체 구조의 박막을 만들어 금속에서 발생하는 난반사를 상쇄하는 AR 코팅(Anti-reflection coating) 기법을 도입, 흡광성능을 극대화하는 데 성공했다. AR 코팅은 빛의 반사를 방지하는 기술의 일종으로 유리판이나 액정 패널의 표면, 광학 렌즈 등 빛의 반사를 막고자 하는 경우에 이용된다. 연구팀은 AR 코팅 기법을 활용해 상쇄 간섭을 통한 반사광의 소멸을 유도, 이를 통해 소자의 전체적 투명도를 높였다.
이렇게 개발한 초유연 반투명 유기 태양전지에 대해 가시광선 영역에서 약 80% 이상의 투과율을 보이며, 200%의 인장을 1000번 이상 가해도 견딜 수 있는 내구성을 가지고 있음을 확인했다.
박성준 교수는 “얇고 유연하며, 기계적 변형에 대해 내구성이 높은 유기 태양전지 소자를 개발함으로써 새로운 연구 분야를 개척해냈다는 점에 이번 연구의 의의가 있다”며 “기존 태양전지의 불투명한 성질로 인해 활용이 어려웠던 건물·차량의 창문과 비닐하우스 외벽 등에도 부착이 가능할 것”이라고 설명했다.
이번 연구는 ‘초유연 반투명 유기태양전지’라는 논문으로 유연 전자 소자 분야 학술지 npj 플렉서블 일렉트로닉스 지난 3일자에 게재됐다.
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