UNIST, 보이지 않는 빛으로 전기 생산…'투명 발전소' 시대 연다

[이코노믹데일리] 울산과학기술원(UNIST)이 휴대전화 액정이나 건물 유리창에 적용 가능한 고성능 반투명 유기태양전지를 개발했다. 눈에 보이지 않는 빛으로 전기를 만드는 새로운 방식의 기술로 ‘투명 발전소’ 상용화에 한 걸음 더 다가섰다.

UNIST 에너지화학공학과 양창덕 교수팀은 10.81%의 높은 광전변환효율과 45.43%의 가시광선 투과율을 동시에 달성한 반투명 유기태양전지를 개발했다고 15일 밝혔다. 기존 태양전지는 빛 흡수율을 높이기 위해 불투명하고 어두운 색을 사용해 설치 장소가 제한적이었지만 이번에 개발된 전지는 투명성을 확보해 활용도를 크게 높였다.

연구팀은 태양광 중 눈에 보이는 가시광선은 대부분 통과시키고 보이지 않는 적외선 대역만 선택적으로 흡수하는 고성능 광활성층을 설계했다. 적외선만 에너지원으로 사용하면 효율이 떨어지는 문제를 해결하기 위해 광활성층의 수용체 분자 구조를 새롭게 디자인했다. 전체적으로는 대칭 구조를 가지면서도 국소적인 비대칭성을 유발해 분자 간 정렬을 개선하고 전하 이동 경로를 확보하는 방식으로 효율 저하 문제를 극복했다.

제1저자인 양상진 연구원은 “분자 구조 내에 국소적인 비대칭성을 유발해 대칭성과 비대칭성의 장점을 모두 살린 분자 구조”라고 설명했다. 이 기술 덕분에 개발된 전지는 높은 내구성까지 입증했다. 실제 주야간 환경을 모사한 134시간의 안정성 테스트에서 초기 성능을 대부분 유지했으며 이는 기존 기술 대비 수명이 약 17배 향상된 결과다.
 
양창덕 교수는 "눈에 보이지 않는 빛으로 전기를 만드는 새로운 방식의 태양전지를 제시한 것"이라며 "스마트폰 보호필름, 건물 유리창, 투명 디스플레이 등 다양한 환경에서 '보이지 않는 발전소'를 개발하는 데 도움이 될 것"이라고 말했다. 이번 연구 결과는 국제 학술지 '앙게반테케미'에 지난 10일 게재됐다.