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지스트 이광희 교수팀, 차세대 에너지원 성능 제어 가능성 연구

(광주=연합뉴스) 여운창 기자 = 차세대 에너지원으로 주목받는 '유기 태양전지'의 효율을 획기적으로 향상시킬 수 있는 원리를 국내 연구진이 규명하는 데 성공했다.

6일 지스트(GIST·광주과학기술원)에 따르면 신소재공학부 이광희 교수와 지스트 차세대에너지연구소 이병훈 박사 공동연구팀이 유기 태양전지에 사용되는 공액고분자 전해질의 특성을 명확히 규명했다.

공액고분자 전해질은 공액고분자(전기가 통하는 플라스틱)에 이온을 결합한 형태의 고분자로 유기 태양전지의 전극 표면에 흡착해 전자의 이동을 쉽게 한다.

전자의 이동이 쉬워지면 그만큼 유기 태양전지의 성능이 개선될 수 있는데 그동안 공액고분자 전해질의 특성과 역할에 대한 규명이 명확히 이뤄지지 않아 유기 태양전지의 성능 제어에 어려움을 겪었다.

연구팀은 '이온의 종류에 따라 소자 성능이 변화한다'는 실험 결과에 착안해 이온 농도가 다른 여러 종류의 공액고분자 전해질을 개발했다.

이를 유기 태양전지에 적용해 성능을 분석한 결과 공액고분자 전해질 속의 이온이 성능을 결정짓는 핵심 역할을 하고 있으며 이온의 농도를 조절함으로써 유기 태양전지의 성능을 제어할 수 있다는 사실도 발견했다.

또 공액고분자 전해질의 이온 농도를 증가시키자 유기 태양전지의 효율도 향상됐으며 공액고분자 전해질이 유기 디스플레이, 유기 트랜지스터 등 다양한 유기 전자소자에도 적용할 수 있다는 점도 확인했다.

이 교수는 "유기 태양전지 성능 제어 가능성이 밝혀진 것은 세계 최초"라며 "효율이 높고 안정성을 지닌 휘어지는 유기 태양전지와 유기 전자소자의 상용화를 앞당겨 광주지역 전략산업인 태양광산업 발전에 기여할 것이다"고 기대했다.

이번 연구는 미래창조과학부와 광주시의 지원으로 수행됐으며 재료과학 분야의 저명한 국제학술지인 어드밴스드 펑셔널 머티리얼즈(Advanced Functional Materials) 최신호(2월 26일자) 표지논문(Front Cover Article)으로 게재됐다.

betty@yna.co.kr

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