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초고순도 유기반도체를 사용한 고효율 유기박막태양전지

전문가 제언: ○ 유기박막 태양전지는 기본적으로 ‘유리기판/투명전극/유기박막/금속전극’ 구조를 가지고, 유기재료의 반도체적 성질에 기초하여 동작하는 전고체형 태양전지이다. 유기 색소로 대표되는 저분자 재료를 박막화하여 광전변환층으로서 사용한 유기박막 태양전지는 1980년경부터 연구개발이 시작된 오랜 역사를 갖고 있으나, 아직 본격적으로 실용화되지는 못하였다.

○ 유기박막 태양전지의 기본구조인 p-i-n 접합형 셀에 대하여 효율향상에 불가결한 벌크헤테로 공증착 i층의 나노구조 설계기술, 그리고 유기반도체의 초고순도화 기술에 대하여 본 문헌에서 설명하고 있다. 이 기술을 통하여 5.3%의 세계 최고 효율을 얻고 있다. 또한 유기 태양전지의 신뢰성 평가를 위한 장기 동작 테스트의 결과에 대하여 언급한다.

○ 유기박막 태양전지는 유기EL 디스플레이나 유기 트랜지스터와 같은 유기반도체 디바이스의 일종이다. 봉지기술과 제작기술 등 이들 간에 공용 가능 기술도 많다. 유기박막 태양전지는 저분자계와 고분자계로 크게 나눌 수 있다. 전자는 진공증착법을 기반으로 한 건식공정이고, 후자는 스핀코트법 등 습식공정을 주로 이용한다. 효율이 좋은 접합법은 벌크헤테로(bulk hetero) 접합법으로 건식공정, 습식공정 모두 가능하다.

○ 가벼우면서 유연한 고분자계 플라스틱 태양전지는 자동차 등의 곡면이나 요철이 있는 구조 표면에도 적용될 수 있을 뿐만 아니라 유리창이나 벽의 큰 면적에도 대응할 수 있다. 여러 가지 색의 색소를 활용함으로써 디자인성에도 우수한 인테리어 용도로도 이용할 수 있다. 이들의 여러 용도에 제공하기 위해서는 더욱더 내구성을 부여할 필요가 있다.

○ 산소나 습도로부터 보호하는 봉지기술, 광합성계와 같은 우수한 색소 여기 삼중항 상태의 소광, 이중항 산소의 소광 시스템 등의 개발이 필요하다. 유기박막 태양전지에 10년 앞서 행해진 유기 EL이 그 실용화와 함께 이들 문제가 극복되고 내구성이 점점 좋아진 것처럼 해결이 가능하다. 유기 EL 다음으로 유기박막 태양전지 시대가 올 것이다.

저자: Masahiro Hiramoto
자료유형: 학술정보