국내연구진, 값싼 은나노선으로 휘어지는 태양전지 개발 성공

국내연구진이 은나노선을 이용해 태양전지와 스마트폰 터치스크린, 플렉서블 전자기기에 쓰이는 고효율 전극 소재를 값싸게 개발하는 데 성공했다.

오영제 한국과학기술원(KIST) 광전소재연구단 책임연구원은 기존에 태양전지에 사용하던 값비싼 인듐(In) 대신 은나노선을 이용한 전극 소재를 개발하고 국제학술지 ‘스몰(Small)’ 12일자 온라인판에 게재했다.

전극은 전기를 흘려보내주는 소재로 특히 태양전지와 터치스크린 기판의 경우 빛이 투과해야 하기 때문에 투명하게 만드는 것이 중요하다. 지금까지 태양전지와 터치스크린을 덮는 투명전극은 주로 인듐을 소재로 사용했는데 값이 비싸고 자유자재로 휘어지지 않는 점이 단점이었다.

연구진은 투명하고 전기가 잘 통할뿐 아니라 구부러지는 특성이 좋은 전극을 만들기 위해 은나노선에 주목했다. 은나노선으로 전극을 만들면 세 가지 특징을 모두 만족시킬 수 있기 때문이다. 하지만 은나노선 역시 생산 단가가 문제였다. 얇고 길게 만드는 것이 핵심인데 100ml 정도의 은나노선 원료의 가격이 품질에 따라 50~100만 원을 호가했다.

오 연구원팀은 소금이 들어있는 용액과 은나노 원료물질을 반응시켜 용액 속에서 은나노선이 형성된 뒤 가라앉게 만들었다. 이 방법을 이용해 만든 은나노선 용액을 스프레이로 기판 위에 뿌리면 손쉽게 투명전극을 만들 수 있을 뿐 아니라 생산 단가도 기존 은나노선보다 10배가량 낮출 수 있다. 이렇게 만든 은나노선 전극을 실험한 결과 인듐 전극보다 태양빛을 받아 전기를 만드는 효율이 30%나 높았다. 생산 단가는 인듐 전극의 40%에 불과했다.

오 연구원은 “이번에 개발한 은나노선은 대량생산이 가능해서 현재 쓰이고 있는 제품에 바로 적용할 수 있다”고 설명했다.

최영준 동아사이언스기자 jxabbey@donga.com