친환경적 공정 대량 생산에도 적합
13일 포스텍에 따르면 최근 박태호 화학공학과 교수·통합과정 이준우씨 팀과 김진영 울산과학기술원(UNIST) 에너지 및 화학공학부 교수·통합과정 김재원씨 팀이 공동으로 식품첨가제를 사용한 친환경 공정에서 자외선 가교 결합을 통해 높은 열 안정성을 가진 유기 태양전지를 개발했다.
유기 태양전지는 그동안 스핀 코팅 기술과 염소화 용매에 의존해 제조돼 왔다.
이런 용매들은 높은 독성을 가지고 있어 제조 공정에 적용된 후 강에 버려지면 강물을 오염시키거나 야생동물을 죽이는 등 환경에 악영향을 미칠 수 있어 연구실 차원에서만 활용했다.
연구팀은 제조 과정에서 발생하는 독성 물질을 제거하기 위해 비대칭구조를 이용해 용해도를 향상시키는 방법으로 염소 화합물 대신 식품 첨가제로도 사용되는 2-메틸란니솔을 사용했다.
이 방법은 친환경 비독성 용매를 사용했기 때문에 친환경적이고 대량 생산에도 적합하다.
연구팀은 또한 반도체 고분자(P2FBTT-Br)에 자외선을 쪼여 고분자 구조를 고정시킴으로써 열에 의한 결정화를 억제했다.
기존 유기 태양전지 연구에 사용하던 풀러렌화합물은 비풀러렌 물질로 치환, 열에 의한 물질 이동 및 엉김을 억제해 열과 빛에 의한 효율 손실을 크게 줄였다.
연구를 이끈 박태호 교수는 “유기 태양전지는 가볍고 저렴해 미래 에너지로 주목받고 있지만 열에 의한 안정성이 낮고 제조 과정에서 사용되는 독성물질 때문에 대량생산이 어려웠다”면서 “이번 연구를 통해 자외선 가교 결합 및 비풀러렌 사용과 친환경 공정으로 유기 태양전지 상용화 및 대규모 생산이 가능할 것으로 기대한다”고 했다.
이번 연구결과는 에너지 분야 권위지인 어드밴스드 에너지 머터리얼즈 최신판 온라인판에 표지 논문으로 게재됐다.
김웅희 기자 woong@idaegu.com