KIST, 흐린 날에도 전기 생산 '고효율 태양전지' 개발

유기 태양전지 핵심소재 개발…발전 환경 제약을 극복하는 토대 마련

고감도 고분자를 응용한 유연 유기태양전지 모듈

[아시아경제 김철현 기자] 한국과학기술연구원(KIST, 원장 이병권)은 광전하이브리드연구센터 손해정 박사팀이 약한 빛으로도 효과적으로 전기를 만들 수 있는 신소재를 개발하는 데 성공했다고 24일 밝혔다. 연구팀은 이를 태양전지에서 빛을 흡수하는 역할을 하는 광흡수층 소재로 사용해 고효율의 유기태양전지를 만들었다.

KIST 연구진은 기존 세계 최고 수준의 유기태양전지용 고분자 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, 맑은 날뿐만 아니라 흐린 날에도 효과적으로 발전할 수 있는 것을 실험을 통해 확인했다.

개발된 신소재는 태양광의 10분의 1 수준인 조건에서 기존 소재에 비해 30% 향상된 성능을 보였으며, 태양전지 모듈의 경우 실내조명인 형광등을 광원으로 사용했을 때도 약 38% 향상된 효율로 전기를 만들 수 있었다. 특히 기존에 알려진 세계 최고 효율의 고분자에 비해 26% 어두운 빛의 환경에서도 동일한 전력을 생산할 수 있는 것으로 나타났다. 이 같은 저조도 환경에 최적화된 태양전지는 향후 적은 전력으로 구동할 수 있으면서 상시 전력 공급이 필요한 스마트 팜이나, 사물 인터넷(IoT) 센서 등에 적용될 것으로 보인다.

손해정 KIST 박사는 "이번 성과는 우리나라와 같이 미세먼지 등으로 흐린 날이 많은 저조도 환경에서 효과적으로 발전할 수 있는 유기태양전지용 소재의 핵심기술 개발에 기여했다"며 "향후 지속적인 추가연구를 통해 세계 태양광 시장에서 차세대 태양전지 핵심 소재를 조기에 선점할 수 있을 것으로 기대한다"고 말했다.