문두경 건국대 교수 연구팀이 개발한 OSC상용화 핵심기술이 세계적 권위의 학술지 ‘ACS Applied Materials & Interfaces’ 1월호에 게재돼 주목받고 있다.

문두경 건국대학교 화학공학부 교수 연구팀은 유기 태양전지(Organic Solar Cell, OSC)모듈에서 발생하는 효율저하문제를 해결할 수 있는 혁신적인 기술을 개발했다고 밝혔다.

OSC는 가볍고 유연하며 대량생산이 가능해 차세대 태양광발전기술로 주목받고 있다. 그러나 소형단위 셀을 대면적모듈로 확장 시 효율이 급격히 감소하는 문제가 있었다.

이러한 효율저하는 △전하수송경로의 불균일성 △박막형성의 비균질성 △저항증가·재결합손실 등의 기술적 한계가 원인으로 OSC 상업화를 가로막는 대표적인 문제로 지적돼왔다.

문두경 교수 연구팀은 광활성층의 사전응집제어기법을 활용해 고분자 사슬얽힘효과를 유도하는 방식을 적용해 균일한 박막구조를 형성하며 전하이동경로를 최적화하는 데 성공했다.

이에 따라 단위셀(0.04cm²)에서 광전변환효율(PCE) 17.82%를 기록했으며 대면적모듈(30.24cm²)에서도 13.49%의 높은 효율을 달성했다.

특히 대면적 모듈에서 필연적으로 발생하는 셀-투-모듈(Cell-to-Module, CTM) 효율손실이 기존 26.3%에서 24.3%로 감소했다.

이번 연구는 대면적 OSC모듈에서 필연적으로 발생하는 효율저하문제를 해결하는 실질적인 접근법을 제시했으며 향후 롤투롤(Roll-to-Roll) 프린팅과 같은 대량생산공정과 결합을 통해 상용화 가능성을 더욱 높일 것으로 기대되고 있다.

문두경 교수 연구팀은 “OSC 상용화를 위해서는 대면적공정에서도 높은 효율을 유지하는 것이 필수적”이라며 “이번 연구에서 개발한 사전응집제어기법을 활용하면 OSC모듈에서 발생하는 저항증가와 비균질한 박막형성 문제를 해소할 수 있을 것”이라고 강조했다.

한편 이번 연구는 과학기술정보통신부의 공공연구성과 가치창출 기술키움 사업, 산업통상자원부의 에너지인력양성 사업의 지원을 받아 수행됐다.