전북대학교 나석인 교수(유연인쇄전자전문대학원) 연구팀이 차세대 태양전지의 핵심기술인 저가형 인쇄 공정으로 고효율 유기태양전지를 개발해 세계 학계의 이목을 끌고 있다.

 나 교수를 비롯해 서유현 대학원생(박사과정), 호주연방과학산업기구(CSIRO) 박두진 박사가 주도한 이번 연구는 한국전력연구원의 주력연구사업, 한국연구재단 기초연구사업, 전북대 2016 연구기금) 등의 지원을 받아 수행했다.

이 연구 결과는 지난해 12월 재료 분야 세계적 학술지인 '어드밴스드 펑셔널 머티리얼즈(Advanced Functional Materials)' 표지 논문으로 선정됐다.

이번 연구 성과는 온도 제어식 슬롯 다이 인쇄 공정 시스템을 개발하고, 이를 활용한 고성능의 유기태양전지를 제작한 것이다.

이번에 도입된 신개념 온도 제어식 슬롯 다이 시스템은 슬롯 다이 헤드와 기판의 온도를 독립적으로 조절할 수 있으며, 이 온도제어 시스템을 통해 보다 나은 광활성층 박막 형성을 유도했다.

효율 향상 원인 규명 및 최적화 공정을 통해 약 10%의 고효율 광전변환효율을 갖는 태양전지를 개발했다.

특히 연구결과는 기존 학계에 보고된 스핀코팅 공정기반 유기태양전지(첨가제 포함)와 성능적인 측면에서 차이가 없고, 대면적 인쇄 공정 (roll-to-roll) 기반 유연 태양전지에서도 약 7% 이상의 높은 광전변환효율을 보여줌으로서 저가형 및 고효율 차세대 태양전지를 실제로 구현할 수 있음을 제시했다.

나석인 교수는 “이번 연구 성과는 저가형 인쇄 기법을 통해 고성능의 유기태양전지의 생산 가능성과 Roll-to-roll 및 유연 기판에서의 대면적 태양전지 제작 가능성을 시사한 것”이라며 “향후 유기태양전지 상용화를 앞당기는데 중요한 전기가 될 것으로 기대된다”고 말했다.
/장은성 기자