제조 단가 낮고 효율성 높은 태양전지 개발
<네이처>·<나노 레터즈>에 연구 내용 소개

화학공학과 임상혁 교수 연구팀이 고효율 하이브리드 태양전지 개발로 <네이처 포토닉스(Nature Photonics)> 온라인판에 논문을 게재했다. 논문 제목은 'Efficient inorganic-organic hybrid heterojunction solar cells containing perovskite compound and polymeric hole conductors’다. <네이처 포토닉스>는 세계적 과학 저널 <네이처(Nature)>의 자매지로, 광학분야 국제 학술지다.

무기물·유기물 장점 합친 하이브리드 소자 형성
임상혁 교수 연구팀은 제조 단가가 낮으면서도 고효율성과 내구성을 지닌 태양전지를 개발하기 위해 무기물과 유기물이 합쳐진 하이브리드 소자 구조를 만들어냈다. (-)극에는 광촉매 역할을 하는 무기물 이산화티탄(Tio2)을, (+)극에는 유기물 홀전도체 HTM을 접합시켰다. 그 사이에는 빛 흡수를 책임질 유무기 하이브리드 감응체를 넣었다.

연구팀이 개발한 태양전지는 무기물과 유기물을 혼용해 가격 대비 효율이 높다. 임상혁 교수는 "기존의 무기반도체 박막 태양전지, 염료감응 태양전지, 유기태양전지의 장점을 모두 합친 것"으로 연구 가치를 소개한 뒤 "고분자면서 잘 휘어지는 유기물을 사용하고 공정 과정이 단순해 유연성 기판과 대면적에도 적용할 수 있다"고 밝혔다. 연구팀은 제조공정을 좀 더 최적화하면 전지 효율을 15% 이상 높일 수 있다고 보고, 양산화를 위한 기술 개발을 이어갈 계획이다.

태양에너지 활용한 다양한 연구 계획
"최근 전력난 문제가 심각한데, 넘쳐나는 태양 빛을 마음껏 활용할 수 없어 안타까웠다"는 임상혁 교수는 "태양에너지를 전기에너지로 바꿔 저장하는 소재 개발과 태양에너지를 다른 에너지로 변환해 약과 같은 유용한 물질로 저장하는 기술 개발 등 태양에너지 활용 연구에 계속 주력하고 열에너지, 압력에너지 등을 이용한 소자 개발 연구도 발전시키고 싶다"고 전했다.

임상혁 교수는 현재 화학공학과 '나노에너지융합시스템’ 연구실을 맡고 있다. "최근 나노 소재가 디스플레이 분야에서 많이 활용되고 있다"고 전한 그는 "경희대는 이 분야에서 특화돼 있어 연구 인프라가 잘 갖춰져 있고, 학생들의 역량과 열정도 충분해 목표만 명확하게 설정하면 사회에서도 경쟁력이 있을 것"이라고 말했다.

미래창조과학부 지원으로 이뤄진 이번 연구는 한국화학연구원 석상일 박사 연구팀과 함께 진행됐으며, 허진혁(화학공학 박사 1기) 학생이 논문 제1 저자로 참여했다. 연구 결과는 지난 4월 <네이처>와 <나노 레터즈>에 소개되기도 했다.