과기원 이광희 교수팀…최고 성능 플라스틱 태양전지 개발

광주과학기술원 이광희 교수팀이 개발한 세계 최고 효율의 태양전지를 사용해 시계를 작동시키고 있는 모습.

세계 최고 성능의 플라스틱 태양전지가 개발됐다.

광주과학기술원 신소재공학과 이광희(47·사진) 교수팀은 12일 “빛을 전기로 바꾸는 에너지 전환 효율이 세계에서 가장 높으면서도 제작 공정은 간단한 플라스틱 태양전지를 만드는 데 성공했다”고 밝혔다. 이 연구 결과는 미국의 과학저널 ‘사이언스’ 13일자에 실렸다.

이 교수팀이 만든 태양전지의 효율은 6.5%다. 현재까지 나온 플라스틱 태양전지의 효율은 미국이 5%, 일본이 4%, 유럽이 3∼4%다.

‘사이언스’는 플라스틱 태양전지의 가장 큰 단점인 낮은 효율성을 획기적으로 개선해 상용화를 크게 앞당겼다고 평가했다. 상용화가 가능한 효율은 7%로 알려져 있다.

연구팀이 효율을 높일 수 있었던 비결은 가시광선과 적외선을 흡수하는 태양전지를 따로 만든 다음 둘을 포개 더 많은 빛을 받을 수 있게 한 것. 지금까지는 둘을 포개 놓으면 아래쪽 태양전지가 망가지기 일쑤였다.

이 교수는 “두 태양전지를 연결하는 적층기술을 세계 최초로 개발해 특허권을 확보했다”며 “태양전지 사이에 넣은 티타늄 산화물이 수명을 늘리는 역할도 한다”고 말했다.

그는 또 “컴퓨터 시뮬레이션을 통해 효율을 15% 더 올릴 수 있음을 이미 증명했으니 2012년께 충분히 상용화가 가능할 것”이라고 덧붙였다.

플라스틱 태양전지는 실리콘 같은 무기물 대신 제작비용이 낮은 전도성 고분자(유기물)를 입힌 것. 연구팀이 만든 전도성 고분자는 식물의 광합성 원리와 유사하다. 빛을 받으면 양전자와 음전자가 따로 이동하면서 전기를 만들어낸다.

이번에 개발된 태양전지는 두께가 100nm(나노미터·1nm는 10억분의 1m) 이하로 매우 얇아 휘거나 접을 수 있다. 따라서 휴대용 충전기나 입는 전원장치, 창문에 얇게 코팅하는 태양전지 등 다양한 분야에 활용할 수 있다.

연구팀은 지난해 과학기술부 글로벌연구실로 지정돼 2000년 노벨화학상 수상자인 미국 캘리포니아대 앨런 히거 교수팀과 국제공동연구를 진행해 왔다.

임소형 동아사이언스 기자 sohyung@donga.com