국내연구진, '유기태양전지' 대량생산 기술 개발

광활성층 고분자 신소재 개발…상온에서 광전변환효율 반 토막 문제 해결

유기태양전지 대면적 모듈

[아시아경제 김철현 기자] 3세대 태양전지인 '유기태양전지'를 대량생산할 수 있는 길이 열렸다. 상온 25℃에서 '롤투롤(Roll-to-roll)' 인쇄공정에 적용 가능한 기술이 개발된 것이다. 롤투롤은 윤전기로 신문을 찍어내는 것처럼 태양전지를 필름형태로 대량 생산하는 인쇄공정이다.

한국화학연구원은 신원석·송창은 박사팀이 상온 25℃에서도 9.66%의 광전변환효율을 내는 유기태양전지를 개발했다고 21일 밝혔다. 유기태양전지의 광활성층에 자체 개발한 고결정성 고분자 신소재를 쓴 결과다. 연구진은 기존 고결정성 고분자인 'PNTz4T'에 'MTC 기능기'를 도입해 새로운 고결정성 고분자 'PNTz4T-5MTC'를 만들었다.

상온 25℃에서 소자를 제작할 경우 새로 개발한 'PNTz4T-5MTC' 고분자를 도입한 유기태양전지의 광전변환효율은 9.66%로, 기존 방법의 유기태양전지보다 2배 이상 높아졌다. '바코팅' 공정을 통해 대면적 모듈로 제작한 유기태양전지의 광전변환효율도 최고 6.61%를 기록했다. 바코팅은 고분자 용액을 빠르고 균일하게 인쇄해 태양전지나 디스플레이 등을 제조하는 공정이다. 바코팅 공정의 성공은 롤투롤 공정에서도 태양전지를 대면적으로 생산할 수 있다는 것을 의미한다. 또 연구진은 광활성층 고분자를 용액으로 만드는 과정에서 비할로겐 용매를 이용하고서도 높은 용해도를 확보했다. 상온 25℃와 친환경 공정으로 유기태양전지를 만들 수 있게 된 것이다.

이번 연구를 주도한 한국화학연구원 신원석 박사는 "롤투롤 공정에 적합한 유기태양전지 광활성 소재의 상용화에 한걸음 더 다가설 수 있게 됐다"고 말했다. 송창은 박사는 "이번 연구결과가 그 동안 유기태양전지 상업화의 걸림돌로 지적된 고온, 인체에 유해한 용매, 대면적 공정 문제를 해결하는데 중요한 기여를 할 것"이라고 강조했다.

김철현 기자 kch@asiae.co.kr