내 신청현황
종류	모집공고명	진행상태
신청내용이 없습니다.

알림마당

home

저분자 태양전지의 현황과 전망

전문가 제언: ○ 여러 재생에너지기술 중 가장 저렴하고 생산성이 우수하며 구부리기 쉬운 유기태양전지가 1986년 선보인 이후 세계의 관심을 모으고 있다. 유기태양전지에는 저분자계와 고분자계의 두 부류가 있다. 후자는 확인된 5%대의 최고변환효율을 보이고 있다. 저분자계는 약 4%대의 아직 미인증 최고변환효율이 알려져 있으나 수년 내 10%를 넘을 수 있다고 한다.

○ 본문에서 독일 Dresden 공과대학(Technishe Universitaet)의 저자들은 저분자계 유기태양전지의 현황과 전망을 체계적으로 소개하고 있다. 저분자계 태양전지는 큰 진전이 이루어졌으나 성능과 수명은 아직 상업적 응용에는 부족하여 더욱 향상이 필요함을 설명하고 있다.

○ 유기물 내에서는 여기자의 확산길이가 10~20nm 밖에 안 되어 pn형 평면이종접합 기술은 삼차원의 벌크이종접합 기술에 자리를 내주고 저분자계에서는 pin형 접합기술이 주류가 되었다. p형과 n형 사이의 i층은 전자주개(p형 유기반도체)와 전자받개(n형 유기반도체)의 벌크이종접합으로 고분자계의 용액가공방식이 아닌 진공 공증착이어서 생산성이 낮다.

○ 저자들은 본문에서 태양전지의 단일이종접합에서 15%의 변환효율 달성이 가능함을 합리적인 가정 하에 간략히 소개하고 있다. 그 이상의 변환효율 향상에는 스택 셀 즉 탠덤전지에 의해 가능하다. 저분자계 유기태양전지의 재료는 전자주개로 프탈로시아닌계, 전자받개로 페릴렌이나 풀러렌 등으로 눈부신 공액고분자 재료의 발전에 비해 한정되어 있다. 성능향상의 주요 방법에는 좁은 띠 간격을 가져 광흡수대를 넓히는 고분자, 받개의 LUMO와 주개의 HOMO 사이의 차가 커 높은 개방회로전압을 갖는 재료의 발견 등이 있다. 유연성 있는 캡슐재료도 중요하다.

○ 유기태양전지 기본원리의 이해 및 최적화에는 여러 분야간의 통합연구가 필요하다. pin계 저분자 유기태양전지의 발명가인 일본의 M. Hiramoto는 전자주개인 유기반도체의 초고순도화에 의해 1㎛의 두꺼운 공증착 i층을 성공시켜 5.3%의 변환효율을 2008년 보고하였다. 이 i층은 태양 가시광영역의 100% 흡수가 거의 가능하였고 고진공 하에 1000 h의 열화가 무시되는 내구성도 보고되어 밝은 전망을 보였다.

저자: M. Riede et al
자료유형: 학술정보