• 페이스북
  • 트위터
  • 유튜브

GIST, 도심 친화형 반투명 태양전지 개발…"건물 창호 등 활용"

등록 2025.01.13 11:04:20

  • 이메일 보내기
  • 프린터
  • PDF

"대면적·안정성·고효율 구현"

케미컬 엔지니어링 저널에 게재

[광주=뉴시스]반투명 유기태양전지 모듈의 단면 구조와 봉지 방법을 나열한 모식도(위쪽), 대면적 모듈의 장기 안정성 평가를 통한 효율 변화 추세(아래쪽 왼쪽), 기존 문헌에서 보고된 효율과 안정성과 비교한 본 연구의 우수성 지표.

[광주=뉴시스]반투명 유기태양전지 모듈의 단면 구조와 봉지 방법을 나열한 모식도(위쪽), 대면적 모듈의 장기 안정성 평가를 통한 효율 변화 추세(아래쪽 왼쪽), 기존 문헌에서 보고된 효율과 안정성과 비교한 본 연구의 우수성 지표.


[광주=뉴시스] 배상현 기자 = 국내 연구진이 1000시간 이상의 고안정성 테스트를 거친 세계 최대 수준인 206㎠크기의 대면적 반투명 유기 태양전지를 개발했다.

광주과학기술원(GIST)은 차세대에너지연구소 강홍규 책임연구원과 신소재공학부 이광희 교수 공동연구팀이 도심 친화형 태양광 시장을 선도할 수 있는 ‘차세대 반투명 유기태양전지’ 기술을 개발했다고 13일 밝혔다.

반투명 유기태양전지는 건축물 창호나 차량 유리, 디스플레이 등 투명성이 요구되는 다양한 분야에도 적용 가능하며, 심미성을 유지하면서도 전력을 생산할 수 있어 도시 환경과 조화로운 에너지 솔루션으로 각광받고 있다.
 
연구팀은 모듈의 확장성 위해 슬롯다이 코팅(Slot-die Coating) 공정을 도입해 대면적 모듈에서도 균일한 코팅 두께를 구현해 효율 균일도를 확보했다. 또 기존 독성 용매 대신 친환경 비할로겐 용매를 활용해 작업자의 안전과 환경 보호를 동시에 고려했다.

두 장의 유리를 접합해 내부를 밀폐하는 유리-유리(G2G) 봉지 기술을 기반해 대면적 모듈 크기를 완전히 보호하는 새로운 방법을 도입했다.

이를 바탕으로 세계 최고 수준인 206㎠크기의 대면적 반투명 유기 태양전지 모듈에서 1000시간 이상 가속 열화 조건의 고안정성 (ISOS-L-2 테스트)을 확보했다.  이는 기존 문헌에 보고된 최고 수준인 114.5㎠면적에서 4.5%의 광전변환효율과 비교했을 때 약 1.8배의 면적 증가와 동시에 2.3배 높은 광전변환 효율을 달성한 것이다.

또 유기 태양전지의 주요 열화 기작인 광산화와 전극 산화를 효과적으로 억제한 결과로 초기 광변환 효율 감소율 10.37%에서 1000시간 가속 열화 조건 테스트 후에도 8.8%를 유지하는 성과를 얻었다.

강홍규 책임연구원은 “이번 연구 성과는 유기태양전지의 대면적 확장 가능성과 장기 안정성 문제를 봉지 공정을 통해 해결했다”면서 “차량용 윈도우나 스마트 디스플레이 등 일상 속 다양한 영역에 반투명 태양전지를 적용함으로써 도심 친환경 에너지 인프라 확충에 크게 기여할 것으로 기대된다”고 밝혔다.

이번 연구는 한국연구재단, 과학기술정보통신부, 중소벤처기업부가 지원하는 기후변화대응기술개발사업, 개인기초연구, 창업성장기술개발, GIST 차세대에너지연구소의 기관 고유 사업의 지원을 받았으며, 화학공학 분야의 권위 있는 국제학술지 `케미컬 엔지니어링 저널(Chemical Engineering Journal)'에 지난 1일 게재되었다.


◎공감언론 뉴시스 [email protected]

많이 본 기사