- 대량생산에 제조비용 절감

양자점 태양전지에 다른 유기물을 더해 성능을 극대화한 기술이 나왔다.

UNIST 장성연(가운데) 교수 연구팀.

유니스트(UNIST)에너지 및 화학공학부의 장성연 교수팀은 무기나노소재인 ‘양자점(Quantum Dot)’과 ‘유기 고분자 소재’를 하나의 태양전지에 접합한 ‘양자점·유기물 하이브리드 탠덤 태양전지’를 개발했다. 유기 고분자 소재가 양자점이 잘 흡수하지 못하는 태양광 영역을 대신 흡수해, 전체 태양광 흡수를 극대화하고 전지의 효율도 높인 기술이다.

양자점은 반도체를 아주 작게 만든 물질이다. 입자 크기가 매우 작아지면서 나타나는 특이한 현상 덕분에 전지가 흡수하는 태양광 영역을 자유자재로 바꿀 수 있다.

이번 연구에서는 근적외선 영역에서 광 흡수 특성이 좋은 ‘유기 고분자 소재’를 더해 태양광 활용 영역을 넓힌 ‘하이브리드 태양전지’를 개발했다. 양자점을 광활성층으로 사용하는 단위 전지(sub-cell)와 ‘유기 고분자 소재’ 단위 전지가 상하로 직렬 연결된 ‘탠덤 구조’로, 양자점이 흡수하지 못하는 근적외선을 유기 고분자 소재가 흡수하는 형태다. 여기에 더해 연구팀은 전압 손실을 최소화할 수 있는 ‘중간층’을 개발하여 광전변환효율을 최적화했다.

특히 새롭게 개발한 양자점·유기물 하이브리드 탠덤 태양전지는 전체 제조 공정을 ‘상온’에서 진행할 수 있으며, 용액을 이용해 손쉽게 만드는 ‘용액공정’을 쓴다. 그 덕분에 기존 실리콘 태양전지보다 대량생산에 유리하고, 제조비용도 저렴하다.

이은정 기자 ejlee@kookje.co.kr