KAIST·토론토大, 효율 높인 고분자-양자점 태양전지 개발

한국과학기술원(KAIST)은 이정용 교수와 캐나다 토론토대 테드 사전트 교수 공동 연구팀이 '고분자-양자점 태양전지'의 효율을 높일 수 있는 기술을 개발했다고 19일 밝혔다.

양자점(Quantum Dot)은 수 나노미터(㎚·10억분의 1ｍ) 크기의 반도체 입자이다.

효율이 높고 광자 방출 속도가 빨라 태양전지, 반도체, 디스플레이 등 다양한 분야에 활용된다.

양자점과 기계적 특성이 뛰어난 유기 고분자를 결합한 '고분자-양자점 태양전지'는 두 물질의 장점을 모두 갖추고 있어 차세대 에너지원으로 주목받고 있지만, 광전변환 효율(빛 에너지를 전기 에너지로 바꾸는 효율)이 낮아 상용화가 어려웠다.

연구팀은 고분자와 양자점의 매개체 역할을 할 수 있는 단분자를 도입, 계단형 에너지 구조를 통해 에너지와 전하를 효율적으로 운반할 수 있도록 했다.

이 같은 구조를 이용해 13.1%의 광전변환 효율을 달성했다.

이는 기존 유기 고분자-양자점 태양전지보다 30% 이상 효율이 높은 것이라고 연구팀은 설명했다.

또 제작한 지 1천500시간이 지난 후에도 초기 효율의 90% 수준의 성능을 유지하는 것으로 나타났다.

이정용 교수는 "단분자를 도입해 기존 고분자-양자점 태양전지의 한계를 극복했다"며 "웨어러블 전자기기와 모바일, 사물인터넷 등의 차세대 에너지원으로 활용할 수 있을 것"이라고 말했다.

이번 연구 결과는 국제 학술지 '네이처 에너지'(Nature Energy) 지난 11일 자 온라인판에 실렸다.

/연합뉴스