▲ 기술개발에 성공한 연구원들이 기념촬영을 하고 있다.(아래 박스 사진은 왼쪽부터 임동찬 박사(재료연), 김영독 교수(성균관대), 조신욱 교수(울산대)).

태양전지의 효율을 높이기 위해 다양한 과학적 접근이 이뤄지는 가운데 국내의 여러 연구분야의 전문가들이 힘을 합쳐 우수한 연구성과를 달성해 세계적인 주목을 받고 있다.

재료연구소(소장 강석봉)가 단일층 구조에서 8% 이상의 고효율을 내는 유기물 기반 태양전지 소재 집적화 기술을 개발했다고 24일 밝혔다.

특히 이번 연구는 재료연구소 표면기술연구본부 임동찬 박사팀, 성균관대학교 김영독 교수팀(화학과), 울산대학교 조신욱 교수팀(물리학과)과 함께 이뤄낸 결과여서 그 의미가 더욱 큰 것으로 받아들여지고 있다.

이번 성과는 에너지, 환경 분야 최고 학술지인 에너지 앤 인바이런멘탈 사이언스(Energy& Environmental Science) 온라인판에 소개됐다.

그동안 유기물을 기반으로 한 태양전지의 효율을 높이기 위해 여러 방법으로 기술 개발이 시도됐으나 각각의 기술을 적용했을 때 실제 효율 향상에 큰 영향을 끼치지 못했고 재연성 확보에도 어려움을 겪었다.

표면기술연구본부 임 박사팀은 ‘습식 공정기반 고효율 하이브리드 광활성 핵심소재기술 개발’이라는 자체 사업을 기획하고 각 분야 전문가인 성균관대학교와 울산대학교 연구팀과 공동 연구를 펼쳤다.

성균관대 김 교수팀은 고효율 태양전지 제조에 필요한 원자층의 표면처리 및 소재의 광 특성을 분석했고, 울산대 조 교수팀은 소재 및 소자의 전기적 특성을 분석해 최적의 상태를 알아냈다.

이에 임 박사팀은 새로운 소재의 합성 및 소자 기술을 개발했으며, 각 연구팀의 연구 결과를 모아 8% 이상의 효율을 내는 태양전지를 생산할 수 있는 집적화 기술을 완성할 수 있었다.

임 박사팀은 본 기술을 적용하면 가격은 저렴하고 효율은 높은 유기물 기반의 태양전지를 보다 빨리 상용화할 수 있을 것으로 내다봤다.

현재 건전지 두 개를 붙인 것처럼 단일층의 태양전지 두 개를 접합한 형태인 탄뎀형 태양전지의 최고 효율이 약 10.8%로 보고되고 있는 만큼 임 박사팀이 개발한 단일층의 태양전지 효율이 8%를 기록한 것은 매우 의미 있는 성과로 받아들여지고 있다.

임 박사는 “이번 연구 결과는 ‘백지장도 맞들면 낫다’는 속담처럼 개별적으로 진행해오던 연구를 공동 진행함으로써 더 큰 시너지 효과를 낼 수 있었다”고 밝혔다.