[울산=뉴스아이즈] 김웅대 기자 = 울산대학교(총장 오연천)는 유기태양전지의 단점을 극복한 원천기술 개발에 성공했다고 12일 밝혔다.

울산대 물리학과 조신욱 교수연구팀의 '점진적으로 도핑된 산화아연(ZnO)층을 이용한 고효율 유기 태양전지' 논문이 ‘에너지와 환경과학(Energy & Environmental Science)’ 2016년 1월호(신년호)에 게재됐다.

유기태양전지는 유연하고 가벼울 뿐만 아니라 공정단가도 낮고 제작과정도 단순해 플렉서블(flexible, 잘 구부러지는)·웨어러블(wearable, 착용형) 전자기기의 구동 에너지원으로 주목 받고 있다. 하지만 실리콘 기반의 무기태양전지에 비해 발전효율이 크게 떨어지는게 단점이다.

울산대 연구팀은 이 같은 단점을 개선하기 위해 기존 역구조 유기태양전지의 전자수송층으로 사용되는 산화아연(ZnO)층에 알칼리 메탈 카보네이트 물질을 첨가해 전자수송 능력을 증가시키는 방법으로 기존보다 약 15% 정도 전기생산효율을 향상시켰다.

연구팀은 또 더 많은 빛의 흡수를 유도하기 위해 계면에서 입사된 빛을 산란시키는 주름구조를 산화아연 전자수송층에 도입했다. 기존에 첨가하고자 하는 도핑 물질을 박막형성 전 산화아연 용액에 미리 혼합해 도핑하는 방법에서 탈피했다. 다음으로 산화아연 주름층을 만든 뒤 메탈 카보네이트 물질을 이중으로 도포하는 새로운 방법을 사용함으로써 산화아연층의 주름구조를 해치지 않고 안정적으로 도핑하는 결과를 얻었다.

연구팀이 개발한 기술은 메탈 카보네이트 용액을 산화아연층 위에 한 번 더 코팅해주는 단순한 방법으로 유기태양전지가 가지는 단순한 제작공정의 장점을 해치지 않기 때문에 앞으로 저비용·고효율 유기태양전지 개발에 크게 기여할 것으로 기대된다.

울산대 조신욱 교수는 "이번 연구는 정부 지원으로 차세대 에너지 신물질 및 저차원 나노물질 연구와 인력양성에 집중하고 있는 울산대 물리학과의 저력을 보여주는 성과"라며 "무엇보다 석사과정 대학원생이 핵심 아이디어를 제안하고 연구를 주도해 세계 최고 권위지에 제1저자로 연구물을 게재하는 성과를 올렸다는 점에서 의의가 있다"고 말했다.

한편 이번 연구는 울산대 물리학과 석사과정 노성호 씨가 제1저자로 주도했다. 정부가 울산대에 지원하는 대학중점연구소 사업, 두뇌한국(BK)21 플러스 사업, 기초연구실(BRL) 사업 등 대형 국책사업의 지원을 받았다.