도포하여 만드는 태양전지의 실용화 신제품신기술2015. 10. 27. 14:09
도포하여 만드는 태양전지의 실용화
이화학연구소 창발물성과학연구센터 창발분자기능연구그룹 연구팀은 반도체 폴리머를 도포하여 만드는 유기박막 태양전지(OPV)의 에너지 변환효율(태양광 에너지를 전력으로 변환하는 효율)과 내구성을 동시에 향상시키는 데 성공했다. 반도체 폴리머를 p형 반도체재료로서 이용하는 유기박막 태양전지(OPV)는 경량이며 유연하다는 특징이 있다. 그리고 반도체 폴리머를 기판에 도포함으로써 제작할 수 있기 때문에 저비용, 저환경 부하 프로세스로 대면적화가 가능하여 차세대 태양전지로서 주목을 받고 있다.
OPV의 실용화에는 에너지 변환효율과 함께 내구성의 향상이 중요한 과제이다. OPV가 노화되는 요인으로서 빛, 열, 산소, 수분 등을 들 수 있다. 빛 및 산소, 수분에 의한 노화는 자외선을 차단하는 것 및 소자를 봉지하는 것으로 대부분 제어할 수 있다. 한편 태양광이 비추기 때문에 소자의 온도상승을 막을 수 없어 열에 의한 노화를 제어하기 위해서는 재료를 근본적으로 개량할 필요가 있다.
연구팀은 OPV의 에너지 변환효율을 향상시키기 위해 2014년에 개발한 반도체 폴리머(PTzBT)를 개량하여 태양광을 보다 많이 흡수하는 ‘PTzNTz’라는 반도체 폴리머를 개발했다. PTzNTz는 연구팀이 2012년에 개발한 10%의 변환효율을 나타내는 폴리머 ‘PNTz4T’의 분자구조 일부를 PTzBT에 도입한 반도체 폴리머이다. OPV의 에너지 변환효율을 평가한 결과, PTzBT소자에서는 7%이었지만, PTzNTz 소자에서는 9%까지 향상됐다.
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