흐려도 전기 생산하는 유기태양전지 개발

[파이낸셜뉴스] 국내 연구진이 흐린 날에도 효과적으로 전기를 생산해 낼 수 있는 고효율 유기태양전지를 개발했다. 이번에 개발한 유기태양전지를 이용해 향후 적은 전력으로 구동할 수 있으면서 상시 전력 공급이 필요한 스마트 팜이나, 사물 인터넷(IoT) 센서 등에도 적용할 수 있다.

한국과학기술연구원(KIST)은 광전하이브리드연구센터 손해정 박사팀이 약한 빛에도 전기를 만들 수 있는 신소재를 개발해 고효율의 유기태양전지를 만들었다고 24일 밝혔다.

KIST 연구진은 기존의 세계 최고 수준의 유기태양전지용 고분자(PBDBT-2F) 소재에 염소와 황 성분을 도입했다. 개발된 신소재는 약한 빛에도 효과적으로 전기에너지 생산이 가능하며, 구조 제어를 통해 생성된 전기의 손실을 최소화할 수 있도록 했다. 연구진은 실제로 신소재를 적용한 대면적 유기태양전지 모듈을 제작, 평상시 맑은 날뿐만 아니라 흐린 날에도 효과적으로 발전할 수 있는 것을 실험을 통해 확인했다.

개발된 신소재는 맑은 날 태양광의 10분의 1 수준인 조건에서 기존 소재에 비해 30% 향상된 성능으로 13.23%의 효율을 보였다. 태양전지 모듈의 경우 실내조명인 형광등(500lx)을 광원으로 사용했을 때도 약 38% 향상된 21.53% 효율로 전기를 생성할 수 있었다.

특히 기존에 알려진 세계 최고 효율의 고분자에 비해 26% 어두운 빛의 환경(3700 lx)에서도 동일한 전력을 생산할 수 있는 높은 효율성을 가진 것으로 나타났다.

KIST 손해정 박사는 "이번 성과는 우리나라와 같이 미세먼지 등으로 흐린 날이 많은 저조도 환경에서 효과적으로 발전할 수 있는 유기태양전지용 소재의 핵심기술 개발에 기여했다"라고 설명했다.

손 박사는 이어 "향후 지속적인 추가연구를 통해 세계 태양광 시장에서 차세대 태양전지 핵심 소재를 조기에 선점할 수 있을 것으로 기대한다"고 말했다.

이번 연구는 과학기술정보통신부 지원으로 KIST 주요사업으로 수행됐으며, 연구결과는 에너지 분야의 국제학술지 'ACS 에너지 레터스' 표지논문으로 선정돼 게재될 예정이다.

[e-mail] 김만기 기자