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플라스틱 태양전지를 간단하게 만들 수 있는 새로운 방법

플라스틱 태양전지를 간단하게 만들 수 있는 새로운 방법

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일본 오사카 대학(Osaka University)과 독일 막스 플랑크 고분자 연구소(Max Planck Institute for Polymer Research)의 연구진은 특별한 처리가 필요 없는 새로운 종류의 플라스틱 태양전지를 만들었다.

 

인류는 가정, 산업에 전력을 공급하기 위해서 태양 에너지를 활용하고 있다. 전도성 유기 폴리머의 혼합물을 기반을 하는 플라스틱 태양전지는 가볍고 저렴하기 때문에 큰 관심을 끌고 있다. 그러나 이러한 태양전지는 재료의 혼합과 결정화에 따라서 태양광 수집 효율성이 매우 달라지기 때문에 재료의 혼합 및 결정화를 위해서 복잡한 공정이 필요했다.

 

종래의 유기 태양전지는 우수한 효율을 가지지만, 폴리머 박막의 정밀한 결정화를 위해서 특수한 처리가 필요했다. 이번 연구진은 비정질 폴리머 혼합물을 이용해서 이런 문제를 해결했다.

 

유기 태양전지는 고분자 속의 전자들을 여기시켜서 빛을 전기로 전환한다. 여기된 전자들은 풀러렌으로 전달되고 태양전지의 양극 쪽으로 이동한다. 전자들에 의해서 남겨진 공간들은 홀이라고 불린다. 이런 홀은 장치의 반대편까지 폴리머를 통해서 이동해야 한다.

 

폴리머 중의 하나는 홀을 효율적으로 전달할 수 없다. 그래서 이번 연구진은 추가적인 구성요소를 첨가함으로써 이런 구조를 새로 디자인해서 홀 전도성을 향상시켰다. 또한 이 새로운 태양전지는 우수한 전력 변환 효율을 가졌다.

 

이 연구는 고분자 박막의 결정 구조에 세심한 주의 없이 태양전지를 만들 수 있기 때문에 간단한 인쇄 방법을 이용하면 플라스틱 태양전지를 대량 생산할 수 있게 할 것이다. 이것은 장치 제조비용을 상당히 낮추어서 폭넓은 분야에 적용할 수 있게 할 것이다.

 

이 연구결과는 저널 Advanced Energy Materials“Enhanced Photovoltaic Performance of Amorphous Donor- Acceptor Copolymers Based on Fluorine-Substituted Benzodioxocyclohexene-Annelated Thiophene” 라는 제목으로 게재되었다(DOI: 10.1002/aenm.201702506).

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