간단한 열처리를 통해 고안정성을 구현한 유기태양전지 이미지

화학공학 저널에 게재, 상용화 가능성 큰 기술 개발 기대

(전국= KTN) 김도형 기자= 국립금오공과대학교 고분자공학과 이원호 교수 연구팀은 중앙대학교 이창연 교수, 경상국립대학교 이태경 교수 연구팀과 공동으로 진행한 연구에서 ‘고분자 기반 유기 태양전지의 열 안정성 개선’에 성공했다. 이 연구 성과는 유기 태양전지의 상용화 가능성을 크게 높일 중요한 기술적 진전을 이루었다는 평가를 받고 있다.

좌측부터 장용찬 석사과정(제1저자) 국립금오공대, 이원호 교수(교신저자) 국립금오공대, 이창연 교수(교신저자) 중앙대 ,손현수 석사과정(제1저자) 경상국립대, 이태경 교수(교신저자)경상국립대

유기 태양전지는 유기 화합물을 활용해 태양광을 전기로 변환하는 기술로, 가볍고 유연하며 저렴한 특성을 가지고 있다. 그러나 고온에 민감해 장시간 고온에 노출될 경우 성능이 급격히 저하되는 단점이 있었다. 연구팀은 이를 해결하기 위해 간단한 열처리 공정을 도입하여 유기 태양전지 상부 전극의 확산을 억제, 열 안정성을 크게 개선하는 성과를 이뤘다.

이번 연구의 핵심은 고분자 전도층의 밀도를 증가시키는 열처리 과정으로, 이를 통해 고온의 스트레스 상황에서도 전극 확산을 방지하고, 장기적으로 안정성을 유지할 수 있게 된 점이다. 연구 결과, 100℃에서 1,000시간 동안 열처리한 유기 태양전지가 초기 효율의 90%를 유지하는 성과를 거두었다. 이는 현재까지 보고된 유사한 형태의 유기 태양전지 중 가장 높은 열 안정성을 기록한 사례 중 하나로 평가된다.

이 연구는 화학공학 분야에서 권위 있는 국제 학술지인 Chemical Engineering Journal에 10월 28일자로 게재되었으며, 논문의 제목은 **‘Preventing electrode penetration and burn-in degradation in non-fullerene organic solar cells via pre-annealing: Insights from experimental and computational studies’**이다. 이 연구는 유기 태양전지의 내구성 문제를 해결할 수 있는 중요한 방법을 제시하며, 전 세계 학계에서 큰 주목을 받고 있다.

공동 제1저자인 장용찬 국립금오공대 석사과정 학생은 “이번 연구가 유기 태양전지 상용화의 중요한 발판이 될 것이라고 기대한다”며, “앞으로도 유기 전자재료의 안정성을 높일 수 있는 다양한 방법을 계속해서 모색할 계획”이라고 말했다.

이원호 교수는 “유기 태양전지의 열 안정성 개선 기술은 고효율 친환경 에너지 생산을 위한 핵심 기술”이라며, “이 연구가 차세대 태양광 발전 분야에 큰 기여를 할 것으로 확신한다”고 밝혔다.

이번 연구는 BK21 프로그램, 교육부 지자체-대학 협력기반 지역혁신 사업, 중앙대 사업 지원을 통해 수행되었으며, 유기 태양전지 상용화의 중요한 전환점을 마련할 것으로 기대된다.

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