[한국기술뉴스] 경상국립대학교 자연과학대학 화학과 김윤희 교수팀은 포항공과대학교 화학공학과 박태호 교수팀, 캐나다 토론토대 사전트 교수팀과 콜로이드 양자점에 새로운 유기 반도체 고분자 정공전달층을 사용하여 최고 효율 하이브리드 태양전지를 개발하는 데 성공했다.

기존 콜로이드 양자점 태양전지의 효율을 뛰어넘는 이 성과는 재료 분야 최고 저명 국제학술지인 ≪어드밴스드 머티리얼스(Advanced Materials)지에 게재되었다.

이번 연구는 한국연구재단 중견연구자 지원사업의 지원으로 수행했으며, 김윤희 교수팀 천형진 박사과정생과 박태호 교수팀 김홍일 박사가 공동으로 제1저자로 참여했다.

차세대 태양전지는 유기고분자, 콜로이드 양자점(Quantum Dot), 페로브스카이트, 염료(Dye) 등의 다양한 광활성층 소재를 사용하는데 소재별로 효율적으로 흡수할 수 있는 주요 파장영역대가 다르다. 이번 연구에서는 콜로이드 양자점에 신규 개발된 유기 반도체 재료를 정공전달층으로 하여 개발된 하이브리드 태양전지로, 현재까지 개발된 콜로이드 양자점 태양전지 중에서는 가장 높은  14.0%의 전력 변환 효율(PCE)을 보였다.

신규 유기 반도체 재료 개발을 통해 한계를 뛰어넘는 높은 효율을 갖는 하이브리드 태양전지 개발을 통해 향후 고효율·고안정성 하이브리드 콜로이드 양자점 전지를 개발할 수 있을 것으로 기대를 모으고 있다.

경상국립대학교는 15년 전부터 유기반도체 재료를 연구해 왔으며 미국 스탠포드, 시카고, 아르곤 연구소, 영국의 임페리얼, 이탈리아 밀라노대학, 일본 이화학연구소 등 해외 우수 그룹과 공동연구를 수행하고 있다.

또한 국내에서는 삼성 디스플레이, 삼성 종합술기원, 엘지 디스플레이, 서울대, 카이스트, 포항공대, 유니스트, 지스트, 디지스트, 화학연구원, 키스트, 한양대학교, 중앙대학교 등과 공동 연구를 수행하고 있다. 이번 연구는 포항공대와 이 분야 최고 연구 그룹인 캐나다 토론토 대학 사전트 교수팀과의 공동 연구로 진행됐다.