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'와인의 눈물' 원리로 물에서 유기 태양전지 만든다

KAIST 이정용 교수팀 "휘어지는 웨어러블 기기에 적용"

(대전=연합뉴스) 박주영 기자 = 국내 연구진이 '와인의 눈물'로 알려진 마랑고니 효과를 이용해 유기 태양전지를 만들어냈다.

KAIST(한국과학기술원)는 EEWS 대학원 이정용 교수팀이 마랑고니 효과로 일어나는 물질의 빠른 수송 원리를 이용해 물 표면에서 유기 태양전지를 제작할 수 있는 기술을 개발했다고 23일 밝혔다.

마랑고니 효과는 와인잔을 둥글게 돌리면 와인잔 표면에 물방울이 맺혀 흘러내리는 현상을 말한다.

두 용액 간 표면장력에 차이가 나면 이를 해소하기 위해 물질이 빠르게 확산하면서 발생한다.

유기 태양전지는 실리콘 기반의 기존 태양전지와 달리 얇고 가벼운 데다 휘어지는 성질이 있어 휴대용 웨어러블 기기나 아웃도어 등에 활용할 수 있는 차세대 에너지원으로 주목받고 있다.

하지만 대면적에서 제작하기 어려워 상용화가 쉽지 않다.

연구팀은 유기 물질이 녹아있는 용액에 물을 떨어뜨리는 방법으로 빠른 시간 안에 넓은 면적의 유기 박막을 만드는 데 성공했다.

물의 표면을 따라 용액이 퍼지면서 얇은 박막을 형성하게 되며, 용매는 휘발되고 유기 박막만 남는 원리이다.

수 초 이내에 박막을 형성할 수 있어 박막을 손상하는 원인인 산소와의 접촉을 막을 수 있으며, 종이와 곡면의 유리 위에도 균일하게 박막을 전사할 수 있다.

이 공정으로 만든 태양전지의 효율은 8.44% 정도로, 상용화 기준치인 10%에 가까운 수준이다.

산소와 수분에 대한 노출 시간을 줄여 롤투롤(Roll-to-Roll, 종이·플라스틱 및 금박 등을 둘둘 마는 것처럼 연속적으로 인쇄해 대량생산이 가능한 공정) 공정에도 적용할 수 있다.

연구팀은 1m 길이의 유기 박막을 만든 뒤 롤투롤 시스템을 이용해 유연한 기판 위에 옮기는 데 성공했다.

기존 산소와 수분에 취약한 유기 태양전지 제작공정의 문제점을 해결하고, 제작 시간도 줄일 수 있을 것으로 기대된다.

KAIST 노종현·정선주 박사과정 학생이 공동 1저자로 참여한 이번 연구 결과는 국제 학술지 '네이처 커뮤니케이션즈'(Nature Communications) 지난 10일 자 온라인판에 실렸다.

이정용 교수

jyoung@yna.co.kr

<저작권자(c) 연합뉴스, 무단 전재-재배포 금지>2016/08/23 09:57 송고

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