[한국에너지신문] 국내 연구진이 플라즈마를 이용한 새로운 나노입자 합성기술을 적용해 유기태양전지의 에너지 전환 효율을 높이는데 성공했다.
국가핵융합연구소(소장 유석재) 플라즈마기술연구 센터 홍용철 책임연구원, 허진영 학생연구원과 경희대학교 응용화학과 고두현 교수, 남민우 박사 공동연구팀은 수중 플라즈마 기술을 이용한 전자수송용 나노입자 합성기술을 개발했다.
가볍고 저렴해 활용도가 높은 유기태양전지의 광에너지 전환효율을 대폭 높일 수 있는 기술이다.
연구팀은 수중 플라즈마를 이용해 합성한 수소이산화티탄 (H-TiO₂) 나노입자를 유기태양전지의 전자수송층에 적용했다. 이산화티탄(TiO₂)을 적용한 유기태양전지보다 광에너지 전환효율을 약 50% 이상 더 끌어올렸다. 새로 개발된 유기태양전지 전환효율은 9.12%에 달한다. H-TiO₂은 TiO₂보다 전기 전도도가 높아 태양전지 성능을 향상시킨다.
수중 플라즈마를 이용해 종전의 합성 방식인 수소 열처리 방식, 화학적 기상 증착법에 비하면 장비와 비용이 덜 소요된다. 합성시간은 5분 내외로 기존 방식의 60분의 1 수준이다. 게다가 플라즈마 외에는 화학물질을 거의 사용하지 않아 친환경적이다.
수중 플라즈마를 이용해 H-TiO₂의 합성에 성공한 사례는 이번 연구가 세계 최초다. 이 기술로 합성한 나노입자는 차세대 태양전지 뿐 아니라 디스플레이, 광센서, 태양광촉매시스템 등에도 널리 활용될 수 있을 것으로 기대되고 있다.
유석재 소장은 “플라즈마를 이용한 기술로 그동안 전량 수입에 의존했던 나노입자 산업에도 새로운 시장을 창출할 수 있게 됐다”고 밝혔다.
연구결과는 1월 30일 ‘어드밴스드 에너지 머티리얼즈’에 게재됐다. 연구소와 경희대는 이번 연구 결과를 바탕으로 상용화 기술 개발을 진행한다.
