이원호 금오공대 교수팀, 실내 유기 태양전지 성능 향상 '눈길'

이원호 금오공대 고분자공학과 교수(오른쪽)와 김소영 석사과정./사진제공=금오공대

국립금오공과대학교는 최근 차세대 고분자 전자재료 연구실(Advanced Polymers for Electronics Lab.) 소속 이원호 고분자공학과 교수 연구팀이 실내 유기 태양전지 성능을 향상했다고 14일 밝혔다.

이 교수팀은 고분자 도너 물질에 염소를 도입, 실내 유기 태양전지의 효율을 향상할 수 있는 물질을 개발했다. 염소 도입이라는 전략은 합성이 간단하면서도 저조도 환경에서 발생하는 전압손실을 최소화했다.


연구팀은 이를 활용해 풀러렌 어셉터를 기반으로 한 유기 태양전지가 형광등 조명 조건에서 높은 전력 변환 효율을 달성한다는 사실을 확인했다. 실내 광원을 활용한 에너지 수확 분야에서 중요한 기술적 진보를 보여준 셈이다.

또한 에너지레벨과 광흡수, 모폴로지 등을 포괄적으로 분석해 염소의 밀도가 실내 유기 태양전지 성능에 어떤 영향을 미치는지 설명했다.

제1저자인 김소영 고분자공학과 석사과정은 "이번 연구를 통해 실내 유기 태양전지의 성능을 향상할 수 있게 됐다"며 "다양한 현상의 원인을 관찰하고 규명하면서 연구 자체에 대한 흥미도 깊어졌다"고 소감을 전했다.

이 교수는 "탄소중립을 실현하기 위해서는 다양한 형태의 자원을 전기 에너지로 변환하는 연구가 필수적"이라며 "이번 연구는 저비용 소재 개발을 통해 실내광을 효과적으로 수확할 수 있는 방향을 제시했다"고 말했다.


한편 이 교수팀은 심재원 고려대 교수, 차효정 경북대 교수팀과 함께 이번 연구를 수행했으며, △교육부 4단계 BK21사업 △한국연구재단 기초연구실사업 △중견연구자 지원사업 △지역대학 우수과학자 지원사업 등의 지원을 받았다.

연구결과는 '실내 유기 태양전지의 성능 향상을 위한 넓은 밴드갭 랜덤 공중합체에서 염소 밀도의 정밀 조절'(Enhancing the performance of indoor organic photovoltaics through precise modulation of chlorine density in wide bandgap random copolymers)이라는 제목으로 SCI급 국제학술지 'Journal of Materials Chemistry A'(상위 10%, IF=11.9)에 게재됐다.

이원호 금오공대 고분자공학과 교수팀의 연구자료 이미지./사진제공=금오공대