계명대학교 전자공학과 남민우 교수 연구팀이 차세대 유기태양전지의 안정성을 개선하는 새로운 광활성층 형태 제어 전략을 개발해 국제 저명 학술지에 성과를 발표했다. 이번 연구는 고효율·경량·유연성을 갖춘 유기태양전지 상용화의 핵심 과제인 안정성 향상에 대한 새로운 해결책을 제시했다는 점에서 주목을 받고 있다.
연구팀은 ‘A Paradigm Shift Toward Quasi-Thermodynamically Stable Bulk Heterojunction Morphology Enabled by Controlled Crystallization Kinetics of High Quadrupole Moment Nonfullerene Acceptors(고사분극 모멘트 비풀러렌 수용체의 결정화 제어를 통한 준열역학적 안정 벌크 헤테로접합 형태로의 패러다임 전환)’이라는 제목으로 연구를 진행했으며, 해당 논문은 에너지·소재 분야 상위 2.5%(JCR 기준)에 속하는 국제 학술지 Advanced Energy Materials(IF 26.0)에 게재됐다.
유기태양전지는 고온이나 장기간 구동 시 내부 구조가 변형돼 성능이 저하되는 구조적 한계가 지적돼 왔으며, 최근 높은 효율을 보이는 비풀러렌 수용체 기반 소자에서도 안정성 확보는 여전히 해결해야 할 과제로 남아 있었다.
연구팀은 이러한 한계를 개선하기 위해 기존의 규격화된 혼합 방식에서 나아가 비풀러렌 수용체 비율을 높인 NM-BHJ 구조를 새롭게 도입해 소자 내부에 규칙적인 3차원 결정 네트워크가 형성되도록 설계했다.박경철기자