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<p>한국과학기술연구원(KIST, 원장 이병권) 광전하이브리드연구센터 고민재 박사팀과 연세대학교 (총장: 정갑영) 기계공학과 김대은 교수팀은 1일 형상 기억 고분자 기판위에 기존의 잘 깨지는 투명전도성 전극(ITO)과 금속 후면전극 대신에 고분자 투명전극(PEDOT:PSS)과 액체 금속을 사용해 태양전지를 접고 구기더라도 원래 형태로 돌아갈 수 있는 새로운 개념의 플렉서블 페로브스카이트 태양전지를 개발했다고 밝혔다.</p>
<p>투명전도성 전극(ITO)은 주석 산화물 (tin oxide)에 인듐이 도핑 된 금속 산화물로 투명하면서도 높은 금속 전도성을 가지고 있어 태양전지, 디스플레이 분야에서 대표적으로 사용 되는 소재다.</p>
<p>PEDOT(PSS) 역시 ITO를 대체 할 수 있는 투명 전극 소재로 꼽히며 ITO보다 낮은 가격과 용액공정이 가능하다 ?장점을 가지고 있다.</p>
<p>최근 유-무기 하이브리드 페로브스카이트(유기물이 달린 양이온과 요오드화납 음이온이 결합돼 있는 물질로서 최근 차세대 태양전지)의 광 흡수층으로 많이 사용되는 반도체 태양전지가 향후 실리콘 태양전지와 경쟁을 할 수 있을 정도의 큰 잠재력을 갖고 있는 것으로 평가받고 있다.</p>
<p>연구팀은 연구 시작 3년 만에 최고 효율 20.1% 까지 기록하는 성과를 얻었다. 특히 플렉서블 태양전지는 유기 반도체를 페로브스카이트와 전극 사이에 중간층으로 사용하는 태양전지 구조에서 플라스틱 필름 대신 형상 기억 고분자(NOA 63)를 평평한 기판으로 만들어 120도 이하의 저온 공정으로 페로브스카이트 태양전지를 구성했다.</p>
<p>연구팀 관계자는 "태양전지를 접기 전 광전변환 효율이 최고 10.83%, 접고 난 후 10.4%임을 확인, 1000번 벤딩 테스트 후에도 9.68%가 나타내며 ITO가 없는 페로브스카이트 태양전지 중에서는 가장 높은 효율과 기계적 안정성을 보였다"고 밝혔다.</p>
<p>또한 완전히 구겨지더라도 기판의 형상 기억 특성으로 최초의 형태와 거의 유사한 모양으로 회복 됐으며 원래 형태로 복구 된 후에는 6.1% 효율을 나타냈다고 덧붙였다.</p>
<p>특히 연구팀은 나노 인덴테이션 분석법과 전자현미경을 이용해 태양전지에 사용 된 재료의 기계적 특성을 심도 분석하고 수학적 시뮬레이션을 통해 태양전지를 접더라도 모든 재료에 손상 없음을 세계 최초로 증명했다.</p>
<p>연구책임자인 고민재 박사는 "개발한 태양전지는 유연성이 매우 뛰어나고 용액 및 저온공정이 가능하며 효율이 높아 웨어러블 태양전지, 휴대 전자 소자 등 다양한 전자 기기의 핵 岵?광에너지 자원으로 활용될 수 있을 것으로 기대된다"고 밝혔다.</p>
이승현 한경닷컴 QOMPASS뉴스 기자 shlee4308@asiaee.net
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