UNIST(울산과학기술원·총장 정무영)는 양창덕  화학공학부 교수 연구팀이 고무처럼 잘 늘어나는 실리콘 기반 고분자를 활용해 '고유연성 유기 태양전지'를 만들었다고 14일 밝혔다.

유기 태양전지는 기존 실리콘 태양전지보다 싸고 쉽게 만들 수 있어 차세대 태양전지로 꼽힌다. 가볍고 잘 휘어져 휴대하거나 착용하는 전자기기에 적용할 미래형 태양전지로 주목받고 있다.

유기 태양전지는 상용화가 가능한 10% 효율은 이미 달성한 상태다. 양 교수팀은 실제로 적용할 때 문제점을 하나씩 해결하고 있다.

기존 유기 태양전지는 태양빛을 직접 흡수해 전류를 만드는 '광활성층'과 기판이 되는 'ITO(인듐 주석 산화물) 투명전극'이 쉽게 깨질 수 있어 접거나 구기면 파손되거나 효율이 떨어질 가능성이 있었다.

반면 양 교수팀은 기존 유기 태양전지의 구조를 유지하며 유연성을 높이는 방법을 찾았다. 딱딱한 광활성층에는 첨가제를 넣었고 ITO 기판은 다른 물질을 넣어 유연하게 만들었다.

이번 연구 제1저자인 산산 첸(ShanShan Chen) UNIST 에너지공학과 박사는 "광활성층에 다른 물질을 첨가하면 효율이 떨어질 수 있어 기존 물질에 영향을 주지 않는 첨가제 개발에 중점을 뒀다"라며 "상업적으로 많이 쓰이는 스타이렌과 실리콘 고분자물질의 화학반응을 통해 고무처럼 잘 늘어나는 성질의 고분자를 개발했다"고 설명했다.

공동 제1저자인 정성우 UNIST 에너지공학과 석‧박사통합과정 연구원은 "이번 유기 태양전지는 안정적이고 신축성이 있어 상용화 공정이 훨씬 수월해질 것"이라며 "다양한 분석을 통해 실리콘 기반 첨가제가 유기 태양전지 유연성의 잠재력을 밝혔다"고 강조했다.

양창덕 UNIST 교수는 "이번 연구는 휴대할 수 있는 태양전지, 웨어러블 기기에 적용할 수 있는 유기 태양전지의 초석이 될 것"이라며 "향후 고효율‧고유연성 유기 태양전지를 위한 소재 합성 지침으로 활용될 것"이라고 전했다.

한편, 이번 연구는 박혜성 UNIST 에너지 및 화학공학부 교수팀과 공동으로 진행했다. 이번 연구 성과는 과학저널 '앙게반테 케미(Angewandte  Chemie)' 10월 첫 호에 실렸다.