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 연구책임자 : 임동찬
전 화 : 055-280-3511
e-mail : dclim@kims.re.kr |
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재료연구소 융합공정연구본부 임동찬 박사팀(공동 연구 : 성균관대학교 화학과 김영독 교수팀)이 탄소나노튜브-반도체 산화물 나노입자 복합체를 코팅해 유기 태양전지의 계면에 거칠기를 두어 수명 및 효율을 동시에 향상시킬 수 있는 원천 기술을 개발했다.
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유기 태양전지는 제3세대 태양전지로 각광받고 있으나 수명이 너무 짧아 옥외 사용까지는 많은 시간이 필요할 것으로 전망되고 있다.
또 유기 태양전지의 공정개발 부분은 다른 국가에 비해 상대적으로 우위를 점하고 있는 분야로, 상용화를 위한 공정 개발은 많이 앞서 있으나 전도성 고분자 등과 같은 핵심 기초 소재 및 원천 연구 분야에서는 조금 뒤쳐져 있다.
이번에 임 박사팀이 유기 태양전지의 계면 특성에 관한 새로운 연구 방향을 제시해 유기 태양전지 상용화에도 큰 영향을 줄 것으로 기대된다.
이번 연구결과는 재료분야에서 가장 권위 있는 학술지인 Advanced Materials지에 게재 승인을 받았으며 국내 특허를 출원했고 현재 국제 특허도 출원 중이다.
임 박사팀은 유기 태양전지 계면이 매끄러워야 성능을 향상시킬 수 있다는 기존 연구 결과와 상반된 연구 결과를 도출했는데 이는 유기 태양전지 효율 및 수명 향상에 대한 새로운 연구 방향을 제시한 원천 기술로서 파급효과가 매우 클 것으로 기대된다. |
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유기 태양전지는 여러 소재가 적층된 구조로 제작되기 때문에 각 층의 계면 특성이 태양전지의 효율과 직접적으로 연관된다. 따라서 기존에는 이종 소재간의 저항을 줄이기 위해 매끄러운 계면이 강조되었다.
이에 반해 임 박사팀은 계면의 거칠기에 따른 특성 변화의 중요성을 확인, 태양전지의 수명과 효율을 배로 증가시켰다.
또 유기 태양전지에서 유기물(전도성 고분자)은 대기 중에 노출 시 산화되어 전도성이 변하거나 태양광에 의한 온도 상승으로 특성이 변질되거나 성능이 저하되는 광열화현상이 나타나는데 특히 자외선(UV)에 의한 광전변환 효율 및 수명 감소가 상당 부분을 차지한다.
이번에 임 박사팀이 개발한 탄소나노튜브-반도체 산화물 나노입자 복합체를 태양광 입사면에 적용하면 자외선(UV)에 의한 유기 태양전지의 효율 감소를 막을 수 있다.
- Substrate : 투명기판
- ITO : 투명 전극
- ZnO+SWCNT : 탄소나노튜브-반도체 산화물 나노입자 복합체
(N형 전도막, 개발부분)
- P3HT:PCBM : 광활성층(=유기물 : 탄소나노입자)
- NiO : P형 전도막
- Ag : 금속 전극 |
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| 임 박사팀은 이번 연구 결과가 유기 태양전지 뿐만 아니라 핸드폰, TV 등 유기 소자를 이용하는 장치에도 적용될 수 있을 것으로 전망했다.
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