고효율 유기태양전지 개발에 성공한 주병권 고려대 교수(왼쪽)와 김동하 이화여대 교수./사진 = 고려대학교 제공

아시아투데이 김병훈 기자 = 기존의 유기태양전지 단점을 보완한 고효율 유기태양전지가 국내 대학 연구진에 의해 개발됐다.

고려대학교는 주병권 고려대 전기전자공학부 교수와 김동하 이화여대 화학나노과학과 교수가 규칙적인 은나노닷(나노 크기의 요철을 가지는 은 재질의 모양)의 플라즈모닉 구조를 도입한 고효율 유기태양전지를 공동개발했다고 21일 밝혔다. 

유기태양전지는 고분자 유기물을 기반으로 제작된 태양전지로써 저렴한 비용과 간단한 제조과정, 유연성 등의 이점 때문에 차세대 태양전지로 주목받고 있다. 그러나 빛을 흡수할 수 있는 층이 수십 나노미터 수준으로 매우 얇으므로 광전 변환 효율이 낮아서 상용화에 어려움이 있었다.  

공동연구팀은 기존의 낮은 태양전지 효율을 극복하기 위해 은(Ag) 재질의 모양을 가진 구조를 도입했다. 이로 인해 개발된 유기태양전지의 빛 흡수를 극대화했고 기존 전극과 비교해 전류밀도·광전변환 효율이 30% 이상 증가했다.

전류밀도는 빛을 받아서 양 전극으로 이동하는 전하량과 비례하고, 이 값이 크면 같은 빛의 세기에 대해 효율이 높은 태양전지를 제작할 수 있다. 

주병권 고려대 교수는 “개발된 기술은 유기태양전지뿐만 아니라 유기발광다이오드(OLED)와 같은 다양한 광학 애플리케이션에서 적용 가능할 것”이라고 말했다.

김동하 이화여대 교수는 “향후 플라즈모닉 기반 유기 전자소자의 메커니즘을 규명하는 데 중요한 역할을 할 것으로 기대한다”고 전했다. 

한편 이번 연구성과는 나노분야에서 가장 권위 있는 국제학술지인 ‘에이씨에스(ACS Nano)’에 지난 3일 게재됐다.