[아이티투데이 정일주 기자]미래창조과학부(미래부)는 국내 연구진이 플렉서블 전자기기용 유기태양전지를 개발했다고 12일 밝혔다.

유기태양전지는 무기물이 아닌 유기(탄소화합물) 재료를 주원료로 사용하는 태양전지를 뜻한다. 이는 기존 유기태양전지에 사용되는 풀러렌(탄소원자가 5각형과 6각형으로 이루어진 축구공 모양의 저분자)을 고분자로 대체해 기존 신축성의 60배 이상, 내구성 470배 이상 향상시킨 것이다.

미래부에 따르면 글로벌프런티어 멀티스케일에너지시스템연구단의 김범준 교수팀과 김택수 교수팀이 풀러렌 대신 ‘N형 전도성 고분자’라는 물질을 사용해 기존 풀러렌 기반 유기태양전지보다 훨씬 뛰어난 내구성을 가지면서도 동시에 높은 효율로 전력을 생산할 수 있음을 최초로 규명했다.

유기태양전지는 가볍고 유연한 유기물 박막을 기반으로 하기 때문에 기존 무기태양전지에 비해 유연하고 가벼우며, 우수한 빛 흡수력과 낮은 공정단가 등의 장점을 지니고 있다. 이 차세대 플렉서블‧웨어러블 전자기기의 구동 에너지원으로 꼽히고 있다.

단 기존 유기태양전지는 그 안에 포함된 풀러렌의 취성(잘 깨지는 성질) 때문에 플렉서블 소자에 사용하기에는 내구성이 부족하여 상용화에 어려움을 겪고 있었다.

이에 유기태양전지에 풀러렌 대신 고분자를 사용해 고분자의 유연함과 고분자 사슬 사이의 얽힘 효과에 의해 높은 효율을 유지하면서도 내구성을 크게 향상시킬 수 있다.

김범준 교수팀은 새로운 고효율 고분자 태양전지 시스템 개발을, 김택수 교수팀은 개발된 고분자 태양전지의 기계적 특성 분석을 담당해 협동 연구를 수행했다. 향후 연구진은 최종적으로 플렉서블 태양전지의 상용화라는 공동의 목표를 가지고 협업해서 기술을 완성시켜 나갈 예정이다.

한국과학기술원(KAIST) 생명화학공학과 김범준 교수와 기계공학과 김택수 교수가 주도하고 김태수 박사과정 연구원(제1저자)등이 수행한 이번 연구는 미래창조과학부 글로벌프론티어 멀티스케일에너지시스템연구단, 중견연구자지원사업, KAIST 기후변화연구허브 사업의 지원으로 진행 됐다. 연구결과는 세계적 학술지인 네이처 커뮤니케이션즈(Nature Communications) 이달 9일자(온라인)에 게재됐다.