GIST, 도심 친화형 ' 차세대 반투명 유기태양전지'기술 개발

(광주=뉴스1) 조영석 기자 = 국내 연구진이 세계 최대 수준인 206㎠ 크기의 대면적 반투명 유기 태양전지 모듈을 구현하여 대형화와 내구성의 '두 마리 토끼'를 다 잡는 데 성공했다. 건물 일체형 태양광 발전(BIPV) 시장에서 고효율과 심미성을 동시에 만족하는 상품화가 가능할 것으로 기대된다.

광주과학기술원(GIST)은 차세대에너지연구소 강홍규 책임연구원과 신소재공학부 이광희 교수 공동연구팀이 도심 친화형 '차세대 반투명 유기태양전지'기술을 개발했다고 13일 밝혔다.

반투명 유기태양전지는 건축물 창호나 차량 유리, 디스플레이 등 투명성이 요구되는 다양한 분야에 적용 가능, 심미성을 유지하면서도 전력을 생산할 수 있어 도시 환경과 조화로운 에너지 솔루션으로 각광받고 있다.

그러나 기존 반투명 유기 태양전지 기술은 유기 소재와 투명 전극의 취약성으로 인해 장기적 안정성과 건물에 적용하기 위한 대면적 구현이 어렵다는 문제가 있다.

또한 작은 셀 단위나 소면적 모듈에서 제한적으로 연구가 진행되는 등 상업적 효율성을 달성한 연구는 전혀 이뤄지지 않았다.

연구팀은 세계 최고 수준인 206㎠크기의 대면적 반투명 유기 태양전지 모듈에서 1000시간 이상의 가속 열화 조건에서 고안정성 (ISOS-L-2 테스트)을 확보했다. 이는 기존 문헌에 보고된 최고 수준인 114.5㎠면적에서 4.5%의 광전변환효율과 비교했을 때 약 1.8배의 면적 증가와 2.3배 높은 광전변환 효율을 달성했다.

연구팀은 건물용 유리 표준(KS L 2514)에 부합하는 광학·에너지 차단 성능에 대해 인증 기관인 한국유리공업㈜ 기술연구소를 통해 시험성적서를 발급받아 현재 사용되고 있는 건축용 유리를 반투명 유기태양전지로 대체할 수 있다는 가능성을 입증했다.

강홍규 책임연구원은 "이번 연구 성과는 유기태양전지의 대면적 확장 가능성과 장기 안정성 문제를 봉지 공정을 통해 해결했다"며 "차량용 윈도우나 스마트 디스플레이 등 일상 속 다양한 영역에 반투명 태양전지를 적용함으로써 도심 친환경 에너지 인프라 확충에 크게 기여할 것으로 기대된다"고 밝혔다.

GIST 차세대에너지연구소 강홍규 책임연구원과 신소재공학부 이광희 교수가 교신저자로 참여하고 정현석 연구원, 기태윤 박사과정생, 임동하 연구원이 수행한 이번 연구는 국제학술지 '케미컬 엔지니어링 저널(Chemical Engineering Journal)'에 2025년 1월 1일 게재됐다.

kanjoys@news1.kr