세계 최고 에너지효율 ‘유기물 플라스틱 태양전지’ 개발

이광희 광주과학기술원 교수팀이 개발한 세계 최고 성능의 유기물 플라스틱 태양전지로 전자시계가 작동되고 있다. 광주과학기술원 제공

한미 공동 연구팀

기존의 유기물 태양전지보다 효율이 최소 30% 이상 뛰어난 최고 성능의 유기물 플라스틱 태양전지를 한국과 미국 공동연구팀이 개발했다.

이광희 광주과학기술원(GIST) 신소재공학과 교수는 12일 “태양에서 나오는 빛의 적외선 부분까지 충분히 활용해 에너지 효율이 6.5%에 이르는 새로운 차세대 적층형 유기물 플라스틱 태양전지를 만들어냈다”고 밝혔다. 화석연료를 대체하기 위한 신재생에너지 기술 가운데 태양광을 이용하는 태양전지는 그동안 실리콘 등 무기물로 만들어왔으나 가격이 비싸고 친환경적이지 않아, 과학자들은 최근 들어 유기물 플라스틱을 이용한 태양전지 개발에 관심을 쏟아왔다. 그러나 유기물 태양전지는 효율이 낮아 지금까지 5%가 한계로 여겨져 왔다.

연구팀은 이전의 유기물 태양전지가 가시광선 영역에서만 에너지를 활용하고 있다는 점에 착안해 근적외선 영역까지 에너지화를 할 수 있는 제2의 태양전지를 만들어 두 태양전지를 층층이 쌓는 기술을 개발했다. 이 태양전지의 효율은 상용화 목표치인 7%에 근접하고, 내구성 측면에서도 연구팀이 개발한 신기능 타이타늄 산화물을 사용해 수명이 반영구적인 것으로 평가됐다.

이 교수는 “유기물 태양전지는 전기 1와트를 생산하는 데 0.1달러밖에 들지 않아 2.3달러가 드는 무기물 태양전지나 1달러인 화석연료에 비해 경제성이 뛰어나고, 휘어지는 태양전지라는 새로운 시장을 창출할 수 있다”고 말했다.

이번 연구는 지난해 과학기술부가 도입한 글로벌연구실 사업의 하나로 미국 샌타바버라 캘리포니아주립대의 앨런 히거 교수(2000년 노벨상 수상)와 공동연구를 통해 진행됐으며, 논문은 연구팀의 김진영 박사를 제1저자로 과학저널 <사이언스> 13일치에 게재된다.

이근영 기자 [e-mail]