유기박막태양전지와 저분자재료의 개발동향

전문가 제언

○ 유기박막 태양전지는 가격경쟁력과 경량 그리고 유연성을 가져 2~3년 수명의 휴대기기용 시장이 기대되어 연구 열기가 뜨겁다. 변환효율은 2011년 현재 독일 Heliatek사의 1㎝×1㎝ 크기의 탠덤 구조에서 8.3%가 최고 기록이지만 아직 충분하지 않다. 모듈로 약 10%의 광전변환효율을 달성하면 박막 Si 태양전지에 대한 경쟁력을 갖출 것이다.

○ 유기박막 태양전지는 고분자계와 저분자계의 두 종류가 있다. 고분자계는 p형 주개 고분자와 n형 받개의 벌크이종접합(BHJ) 기반 혼합용액의 도포법에 의한 고생산성의 장점이 있다. 높은 설비투자비가 필요하지 않은 이점도 있다. 한국은 광주과학기술원의 이광희 교수 팀의 탠덤 구조에 의한 6.5% 효율 및 국내 연구진의 많은 성과로 세계 최고 수준이다.

○ 저분자계는 p형 주개나 n형 받개 재료의 용매가 안 보여 진공증착에 의해 제조되므로 설비투자비가 높지만 불순물 혼입이 어렵고 도핑 등의 정밀제어가 가능한 장점이 있다. 저분자계 태양전지 기술을 추진 중인 Idemitsu Kosan사의 저자들은 이 글에서 자사의 개발현황 및 세계적 기술현황, 그리고 금후의 과제/전망에 대해 소개하고 있다.

○ 저분자계 유기태양전지에서 최초로 pin 설계개념을 도입한 M. Hiramoto는 2008년 온도구배 승화정제법을 개선하여 p형 및 n형 재료의 초고순도화로 5.3%의 변환효율을 달성하여 저분자 태양전지 기술의 혁신을 보고했다. 소자 내구성도 고진공 하에서 100㎽/㎠의 백색광 1000시간에서 5%만 효율이 저하한 우수한 결과를 얻었다. 또한 Heliatek사의 소자는 800㎚까지의 파장 이용, 탠덤 셀의 상부 셀 및 하부 셀의 p형 재료 모두 티오펜 올리고머를 사용한 pin 설계로 최고 효율을 기록했다. 내구성도 의사태양광 2000시간에서 효율저하가 5%로 충분했다.

○ 금후 고분자형 태양전지의 특기인 BHJ 제어기술을 저분자계에 도입하는 연구가 계획되어 결과가 기대된다. 국내에서 저분자계의 연구는 별로 보이지 않고 있다. 설비투자가 되어 있는 경우, 연구가 기대된다.

저자

Hiroshi Tokailin et al

자료유형

학술정보

원문언어

일어

기업산업분류

화학·화공

연도

2011

권(호)

59(9)

잡지명

工業材料

과학기술
표준분류

화학·화공

페이지

36~40

분석자

변*호

분석물

• 유기박막태양전지와 저분자재료의 개발동향.pdf [263,931 byte]

이미지변환중입니다.