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수중 플라즈마 기술 적용…유기태양전지 효율 50% 높여

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- 핵융합硏 홍용철 박사팀, 전자수송용 나노입자 합성기술 개발 

[헤럴드경제=구본혁 기자] 국내 연구진이 플라즈마를 이용한 새로운 나노입자 합성기술을 적용해 유기태양전지의 에너지 전환 효율을 획기적으로 높이는데 성공했다. 

국가핵융합연구소는 플라즈마기술연구센터 홍용철 박사와 경희대학교 공동연구팀이 수중 플라즈마 기술을 이용한 전자수송용 나노입자 합성기술을 개발, 유기태양전지의 광에너지 전환효율이 50% 증가한 9.12%로 높이는데 성공했다고 22일 밝혔다. 
 

20180222000352_0_20180222105449027.jpg?t홍용철 핵융합연구소 박사(왼쪽)과 허진영 학생연구원[제공=국가핵융합연구소]


유기태양전지는 가볍고 저렴하다는 장점과 더불어 롤투롤 방식의 대면적, 대량생산이 가능해 차세대 에너지원으로 각광받고 있다. 하지만 광에너지 전환효율이 낮다는 것이 문제점으로 작용하고 있다.

공동연구팀은 수중 플라즈마를 이용해 합성한 수소이산화티탄 나노입자를 유기태양전지의 전자수송층에 적용했다. 수소이산화티탄은 일반적인 전자수송층으로 사용되는 이산화티탄에 비해 향상된 전기전도도를 보였으며, 이로 인해 유기태양전지의 전하 수송 및 추출 능력이 증가하는 것으로 밝혀졌다. 뿐만 아니라 기존 유기태양전지의 성능 및 수명 저하 문제점도 해결하는 결과를 얻었다. 

이 기술은 구조가 간단할 뿐만 아니라, 합성시간을 5분 이내로 단축할 수 있어 기존 기술보다 60배 이상 생산 속도를 높일 수 있다. 또 플라즈마 이외에 다른 화학물질을 사용하지 않아 친환경적이다.

이 기술을 통해 생산한 수소이산화티탄 나노입자는 차세대 태양전지 뿐 아니라 디스플레이, 광센서, 태양광촉매시스템 등에도 널리 활용될 수 있을 것이라고 연구팀은 설명했다. 

유석재 핵융합연 소장은 “플라즈마를 이용한 기술은 공정이 간단하고 2차 환경오염이 없어 비용절감 효과와 함께 고효율 생산을 가능하게 하는 것이 특징”이라며 “그동안 전량 수입에 의존했던 나노입자 산업의 트렌드를 변화시키고, 새로운 시장창출과 수출 효과를 기대할 수 있게 할 것”이라고 밝혔다. 

이번 연구 결과는 국제학술지 ‘어드밴스드 에너지 머티리얼즈’ 1월 30일자에 게재됐다. 

<헤럴드경제 , 2018-02-22>​

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