KAIST, 쭉쭉 늘어나는 고성능 태양전지 개발

[이데일리 강민구 기자] 국내 연구진이 전기적 성능이 높으면서 신축성이 우수한 고분자 물질을 개발하고, 새로운 태양전지에 기술 적용 가능성을 제시했다.

한국과학기술원(KAIST)은 김범준 생명화학공학과 교수 연구팀이 새로운 형태의 전도성 고분자 물질을 개발하고, 세계 최고 성능의 스트레처블 유기태양전지를 구현했다고 26일 밝혔다.

김범준 KAIST 교수.(사진=KAIST)

유기 태양전지는 빛을 받아 전기를 생산하는 광 활성층이 유기물로 구성되는 전자소자이다. 기존 무기 재료 기반 태양전지에 비해 가볍고 유연해 몸에 착용하는 웨어러블 전자소자로 쓸 수 있다.

특히, 태양전지는 이러한 전자소자의 전력을 공급하는 필수적인 소자이지만, 기존 고효율 태양전지는 신축성을 가지기 어려워서 웨어러블 소자로 거의 구현하지 못했다.

김범준 교수 연구팀은 높은 전기적 성질을 가지는 전도성 고분자에 고무처럼 늘어나는 고신축성 고분자를 화학 결합을 통해 연결했다. 그 결과, 높은 전기적 성능과 기계적 신축성을 동시에 가지는 새로운 형태의 전도성 고분자를 개발했다.

고분자는 세계 최고 수준의 광전변환효율 (19%)을 가지는 유기태양전지를 구현하면서도, 기존 소자들에 비해 10배 이상 높은 신축성을 달성했다. 이를 통해 40% 이상 잡아당겨도 작동하는 세계 최고성능의 스트레처블 태양전지를 구현하고, 사람이 착용할 수 잇는 태양전지의 응용 가능성을 증명했다.

김범준 교수는 “이번 연구로 세계 최고성능의 스트레쳐블 유기 태양전지를 개발했다”며 “새로운 개념의 고분자 소재를 개발해 자유형상, 신축성이 필요한 다양한 전자소자에 응용할 수 있는 소재 원천 기술을 개발했다는데 의미가 있다”고 했다.

연구 결과는 국제 학술지 ‘줄(Joule)’에 지난 1일자로 출판됐다.