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1년 이상의 옥외수명을 가진 유연성 유기 P3HT:PCBM 벌크이종접합 태양전지 모듈

전문가 제언: ○ 최근 약 11% 효율의 경제적 염료감응태양전지(DSSC)의 실용화 연구가 놀랍다. 2007년 투명 ITO와 상용 PEN 필름 기판의 고생산성 고분자 DSSC의 에너지변환효율이 일본 Yokohama Toin 대학의 T. Miyasaka 교수(현 Peccel사 사장)에 의해 6.4%로 향상되어 상업화가 시작되었다.

○ 유기고분자 태양전지는 DSSC보다 더욱 염가의 가능성을 보여 이의 연구가 활발하다. 최근 전자주개 폴리(3-헥시티오펜)(P3HT)와 전자받개 풀러렌 유도체인 PCBM의 벌크이종접합 활성층의 태양전지는 5% 대의 효율로 휴대전화기 등의 저전력 공급 실용화에 근접하고 있다. 효율 6.5%의 탠덤전지가 2007년 광주과기원 이광희 교수와 미국 A. Heeger 교수에 의해 보고되었다. 고가의 PCBM을 보다 염가의 풀러렌이나 ZnO로 대체하거나, 용액 대신 수용액 시스템으로의 대체가 연구되고 있다. 효율은 향후 수년 내 배증하여 DSSC 수준이 될 것이다.

○ 32일간의 Negev 사막의 옥외 태양광 노출시험에서 알루미늄 후면판과 유리 전면판의 밀봉재를 사용한 PCBM 사용 시스템에서 공액고분자 폴리(3-카복시디티오펜)(P3CT)이 공인된 P3HT보다 더 안정된 성능을 보였다. P3CT는 1sun 하 72℃/35% RH에서 150h 뒤 초기 성능의 80%로 감소된 성능으로, 통상의 100h 보다 우수한 안정성을 시현하였다.

○ 본문에서 유기고분자 태양전지의 선두주자인 미국과 독일의 Konarka Technologies Inc. 연구팀은 P3HT/PCBM을 사용한 모듈의 옥외 노출 및 실험실 내 셀의 가속 광흡수의 양호한 시험결과를 소개하고 있다. 실험실 내 65℃ 1sun(100mW/㎠) 조도에서의 1200h 시험 후 초기성능의 15% 손실은 통상 초기성능의 20% 손실로 정의된 셀의 수명을 고려할 때 매우 고무적이었다. 이는 옥외노출 시험결과와 부합되어 이 회사 상업화 개시의 근거가 되었다.

○ 실험실 내 65℃/1sun의 가속광흡수 600~800h이 북위 42도 지역의 옥외 노출 1년에 잠정 해당된다는 근거가 되었다. 유연성 있는 상용 PET 필름 기판 사용과 유연성 있는 장벽 필름에 의한 캡슐화가 경쟁력 있는 성능을 가져온 주요 특징이다.

저자: Jens A. Hauch et al
자료유형: 학술정보