플라스틱 같은 유기물로 만든 유기태양전지를 보다 간단하게 제작할 수 있는 새로운 공정이 개발됐다.

유기태양전지는 실리콘을 이용한 기존 태양전지와 달리 가볍고 유연해 휴대하기 쉬워 웨어러블 전자기기와 휴대용 전자기기의 차세대 에너지원으로 주목 받고 있다. 하지만 이를 만들기 위한 공정이 복잡해 상용화에 어려움을 겪고 있었다.

미래창조과학부는 이광희 광주과학기술원(GIST) 교수팀이 6단계 이상의 공정을 거쳐 만들던 유기태양전지를 4단계로 만드는 방법을 개발했다고 최근 밝혔다.

이 교수팀이 만든 유기태양전지는 한층 짜리 전지를 이층으로 쌓아 올려 만든 '적층형 유기태양전지'다. 이는 한층 짜리 유기태양전지 보다 다양한 태양광선을 받을 수 있다.

적층형 유기태양전지를 만들기 위해서는 우선 전자를 수송하는 층을 만들고 이 위에 빛에 활성을 나타내는 층을 코팅하는 등 총 6단계 이상의 공정을 거쳐야 했다.

연구팀은 이번에 전지를 만드는 공정에 고분자 전해질인 '폴리에틸렌이민'(PEI)과 광활성 물질을 혼합한 나노혼합물을 적용한 '나노혼합물'을 적용했다. 이 나노혼합물은 알아서 아래층과 위층으로 나뉘는 특징이 있어 한 번만 인쇄해 주면 알아서 이층이 된다.

연구팀은 이 방법을 이용해 기존 6단계 중 첫 번째 단계와 두 번째 단계를 합치고, 네 번째 단계와 다섯 번째 단계를 합칠 수 있었다. 따라서 6단계 공정이 4단계 공정으로 줄어들었다.

실제 이 공정으로 만든 태양전지의 광변환효율(빛에너지를 전기에너지로 전환하는 효율)은 9.1%로 높은 편이었다. 이는 유기태양전지 상용화 효율 기준치인 10%에 근접하는 것이다.

이 교수는 "유기태양전지의 생산 공정 단계를 단순화했기 때문에 공정비용이 크게 절감될 것이며 이는 유기태양전지 상용화를 앞당기는 데 크게 기여할 것으로 기대한다"고 연구의 의의를 설명했다.