물리학과 우정원 교수, 꿈의 ‘메타 물질’로 태양전지 효율 개선 기술 개발
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- 등록일2017.06.14
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물리학과 우정원 교수가 빛 파장보다 크기가 작은 '메타 물질'을 이용, 유기 광전 소자의 전력 생산 효율을 높이는 기술을 개발했다. 차세대 태양전지, 디스플레이, 반도체 트랜지스터 분야에서 재료·공정의 한계를 극복하는 기술로 쓰이게 됐다. 이번 연구 결과는 국제학술지 ‘네이처 머터리얼즈(Nature Materials)’ 온라인판에 6월 5일(월) 게재됐다.
이화CNRS국제공동연구소 사업으로 진행된 이번 연구를 통해 인공 물질(메타 물질)을 이용해 태양전지 등 광전소자(빛을 전자신호로 변환하는 소자)의 효율을 약3배 증가시킬 수 있는 연구결과를 발표하였다. 이 연구에 따라 유기 태양전지 상용화를 앞당길 것으로 기대된다. 유기 태양전지는 실리콘계 1세대, 박막 2세대 전지보다 가공이 쉽고 재료가 다양하다. 발전 효율 향상이 빠르고, 유연 소자로 개발할 수 있지만 종전까지는 낮은 효율과 짧은 수명이 한계였다. 유기 태양전지에 메타 물질을 적용하면 기존처럼 복잡한 기술을 사용하지 않고도 전자 이동 현상을 제어, 효율과 수명을 향상시킨다. 전하 이동 현상을 임의로 조절하는 새로운 방법이어서 다양한 분야에 응용된다.
본 연구의 공동교신저자인 우정원 교수는 “메타 물질 위에 적층한 분자층에서 일어나는 전하 이동 현상을 능동으로 조절하는 방법을 세계 최초로 제안했다”면서 “태양전지뿐만 아니라 사물인터넷(IoT) 센서, 디스플레이, 유연 에너지 소자에 적용되는 유기 소자를 제어하는 원천 기술”이라고 강조했다. 또한 “기존의 유기 태양전지 상용화의 걸림돌이었던 낮은 효율과 짧은 수명을 높이기 위해 메타 물질을 적용해 기존의 세밀하고 복잡한 기술을 사용하지 않고도 전하이동 현상을 제어할 길을 열었다“고 밝혔다.