“선택적 전자수송층 도입으로 유기태양전지 열 안정성 향상”

▸경상국립대학교 김기환 교수팀, 유기태양전지 상용화 앞당겨

▸100℃ 고온 환경에서도 소자의 효율 15% 이상 유지

경상국립대학교(GNU·총장 권진회) 나노신소재융합공학과 김기환 교수 연구팀이 유기 전자수송층을 도입해 유기태양전지의 열 안정성을 획기적으로 개선하는 데 성공했다.

유기태양전지는 유기 반도체를 활용해 태양빛을 전기로 변환하는 차세대 광전 소자다. 가볍고 유연하며 대면적 인쇄공정이 가능하다는 장점으로 활발히 연구되고 있으나, 장시간 빛에 노출될 경우 소자의 성능이 급격히 저하되는 열화 현상이 발생해 상용화에 한계가 있다.

김기환 교수 연구팀은 이에 대한 해결책으로 특정 유기 전자수송층 물질을 선택적으로 적용하여 계면 엔지니어링 전략을 제시했다. 특히 전자수송층과 광활성층의 분자 간 상호작용과 계면 안정성을 통해, 100℃의 고온 환경에서도 소자의 효율이 15% 이상 유지되는 유기태양전지를 구현했다. 

김기환 교수는 “이번 연구는 전자수송층 재료를 선택하는 데 있어서 분자 간 상호작용을 통해 유기태양전지의 열적 내구성과 성능을 동시에 향상시킬 수 있었다는 점에서 의미가 있다.”라며 “향후 유기태양전지의 상용화를 앞당길 수 있는 기반 기술로 발전하길 기대한다.”라고 전했다.

연구 결과는 ‘선택적 유기 전자 수송층을 통한 유기태양전지의 열 안정성 및 효율 향상(Enhanced Thermal Durability and Efficiency of Organic Solar Cells via Selective Organic Electron Transport Layers)’이라는 제목으로 국제 학술지 《에너지 및 환경 소재(Energy & Environmental Materials)》(IF=14.1, JCR=7.3)에 1월 6일 온라인으로 게재되는 성과를 이루었다.

이번 연구는 과학기술정보통신부가 지원하는 한국연구재단(NPF) G-LAMP사업과, 산업통상부가 지원하는 에너지기술평가원(KETEP) 인력양성사업의 지원을 받아 수행했다.

ㅇ 사진 설명: 경상국립대학교 대학원 신혜선 씨, 분자제어연구소 송세영 씨, 김기환 교수

ㅇ 내용 문의: 경상국립대학교 나노신소재융합공학과 김기환 교수 055-772-1651