- 광촉매를 이용해 물속에 잔류한 미량 알코올을 빠른 시간 안에 완전 제거 - 반도체 생산라인 증설에 따른 폐수처리 수요 증가 대비 반도체나 전자제품 생산 공정에서 표면에 있는 불순물을 제거하기 위하여 알코올류가 사용되고, 이를 함유한 폐수는 역삼투압, 오존, 생물학적 분해 등의 방식으로 처리되고 있다. 그러나 이러한 방식으로는 고농도의 알코올 폐수를 저농도로 낮추는 것은 가능하지만 저농도의 알코올 폐수에서 알코올류를 완전 분해 처리하기는 어렵다. 알코올류는 물과 잘 섞이는 성질이 있어 물리적 방법으로는 완전 분리가 불가능하며, 화학적 또는 생물학적 방법으로는 그 처리가 매우 비효율적이기 때문이다. 이 때문에 저농도로 1차 처리된 알코올 폐수는 다량의 깨끗한 물로 희석한 후 방류하고 있다. 한국과학기술연구원(KIST, 원장 윤석진)은 극한소재연구센터 김상훈, 문건희 박사 연구팀이 고도산화공정에서 촉매제로 사용되는 산화철에 극미량의 구리를 첨가함으로써 물속의 미량 알코올을 빠른 시간에 완전히 분해할 수 있는 광촉매 재료를 개발했다고 밝혔다. 연구진은 수처리 고도산화공정 중 산화제와 촉매를 사용하는 펜톤산화법을 사용했다. 펜톤산화법에서 알코올류는 라디칼 생성을 검증하는 시약으로 사용되었으나, 이번 연구에서는 제거 목표 물질로 주목한 것이 특징이다. 이는 반도체 폐수처리에 투입되는 비용과 수자원을 획기적으로 줄일 수 있는 수처리 기술이다. 기존에는 10ppm의 알콜 폐수를 1ppm 이하 농도로 낮추려면 처리하고자 하는 폐수의 10배에 해당하는 깨끗한 물을 희석 용도로 투입했다. 그런데, KIST가 개발한 광촉매를 수처리 공정에 활용하면 그만큼의 수자원을 절약할 수 있게 된다. 연구팀은 실제 반도체 공정에서 폐수를 받아와 개발한 광촉매를 적용했으며, 그 결과 실험실에서 보였던 것과 비슷한 알코올 분해 성능을 보여 실제 적용 가능성이 크다는 사실도 입증했다. KIST 김상훈 박사는 “평택과 이천에 대규모 반도체 생산라인의 신설이 예정되어 있어 향후 반도체 폐수처리 수요도 빠르게 증가할 것으로 예상된다”라면서, “이번 연구결과는 적은 자원과 비용으로 반도체 폐수를 효과적으로 처리하는 해결책을 제공할 수 있을 것”이라고 의의를 설명했다. 이 연구는 과학기술정보통신부 국가핵심소재연구단의 소재혁신선도사업과 환경부 환경기술개발사업 및 한국과학기술연구원 주요사업에서 지원받아 한국과학기술연구원이 수행하였으며, 관련 논문은 화공 및 환경 분야의 대표적인 학술지인 Chemical Engineering Journal(IF: 14.610, JCR(%): 2.465)에 게재 예정이다. * (논문명) Control of copper element in mesoporous iron oxide photocatalysts towards UV light-assisted superfast mineralization of isopropyl alcohol with peroxydisulfate - (제 1저자) 한국과학기술연구원 Le Thi Thao 학생연구원 - (공동교신저자) 한국과학기술연구원 김상훈 책임연구원, 문건희 선임연구원 그림설명 [그림 1] 이소프로필알콜 (IPA)을 개발한 촉매를 이용해 광촉매 펜톤산화법으로 분해하는 반응기작 얼개도

- 광촉매를 이용해 물속에 잔류한 미량 알코올을 빠른 시간 안에 완전 제거 - 반도체 생산라인 증설에 따른 폐수처리 수요 증가 대비 반도체나 전자제품 생산 공정에서 표면에 있는 불순물을 제거하기 위하여 알코올류가 사용되고, 이를 함유한 폐수는 역삼투압, 오존, 생물학적 분해 등의 방식으로 처리되고 있다. 그러나 이러한 방식으로는 고농도의 알코올 폐수를 저농도로 낮추는 것은 가능하지만 저농도의 알코올 폐수에서 알코올류를 완전 분해 처리하기는 어렵다. 알코올류는 물과 잘 섞이는 성질이 있어 물리적 방법으로는 완전 분리가 불가능하며, 화학적 또는 생물학적 방법으로는 그 처리가 매우 비효율적이기 때문이다. 이 때문에 저농도로 1차 처리된 알코올 폐수는 다량의 깨끗한 물로 희석한 후 방류하고 있다. 한국과학기술연구원(KIST, 원장 윤석진)은 극한소재연구센터 김상훈, 문건희 박사 연구팀이 고도산화공정에서 촉매제로 사용되는 산화철에 극미량의 구리를 첨가함으로써 물속의 미량 알코올을 빠른 시간에 완전히 분해할 수 있는 광촉매 재료를 개발했다고 밝혔다. 연구진은 수처리 고도산화공정 중 산화제와 촉매를 사용하는 펜톤산화법을 사용했다. 펜톤산화법에서 알코올류는 라디칼 생성을 검증하는 시약으로 사용되었으나, 이번 연구에서는 제거 목표 물질로 주목한 것이 특징이다. 이는 반도체 폐수처리에 투입되는 비용과 수자원을 획기적으로 줄일 수 있는 수처리 기술이다. 기존에는 10ppm의 알콜 폐수를 1ppm 이하 농도로 낮추려면 처리하고자 하는 폐수의 10배에 해당하는 깨끗한 물을 희석 용도로 투입했다. 그런데, KIST가 개발한 광촉매를 수처리 공정에 활용하면 그만큼의 수자원을 절약할 수 있게 된다. 연구팀은 실제 반도체 공정에서 폐수를 받아와 개발한 광촉매를 적용했으며, 그 결과 실험실에서 보였던 것과 비슷한 알코올 분해 성능을 보여 실제 적용 가능성이 크다는 사실도 입증했다. KIST 김상훈 박사는 “평택과 이천에 대규모 반도체 생산라인의 신설이 예정되어 있어 향후 반도체 폐수처리 수요도 빠르게 증가할 것으로 예상된다”라면서, “이번 연구결과는 적은 자원과 비용으로 반도체 폐수를 효과적으로 처리하는 해결책을 제공할 수 있을 것”이라고 의의를 설명했다. 이 연구는 과학기술정보통신부 국가핵심소재연구단의 소재혁신선도사업과 환경부 환경기술개발사업 및 한국과학기술연구원 주요사업에서 지원받아 한국과학기술연구원이 수행하였으며, 관련 논문은 화공 및 환경 분야의 대표적인 학술지인 Chemical Engineering Journal(IF: 14.610, JCR(%): 2.465)에 게재 예정이다. * (논문명) Control of copper element in mesoporous iron oxide photocatalysts towards UV light-assisted superfast mineralization of isopropyl alcohol with peroxydisulfate - (제 1저자) 한국과학기술연구원 Le Thi Thao 학생연구원 - (공동교신저자) 한국과학기술연구원 김상훈 책임연구원, 문건희 선임연구원 그림설명 [그림 1] 이소프로필알콜 (IPA)을 개발한 촉매를 이용해 광촉매 펜톤산화법으로 분해하는 반응기작 얼개도

문의주신 내용과 관련하여 아래와 같이 답변 드립니다. KIST 기숙사 리모델링이 23년 말까지 잠정적으로 계획되어있습니다. KIST는 지방거주자 및 외국인들의 원내 정착을 지원하기 위해 기숙사 운영중입니다. 따라서 기숙사 리모델링 기간 중 수도권에 거처를 구하시는 경우 신청이 불가합니다. 직원들께 지원하는 기숙사가 노후화로 인한 리모델링이 불가피하게 진행하는 점 양해 부탁드립니다. 감사합니다.

- KIST, 유기태양전지의 광전환 효율의 핵심은 ‘광활성층의 균일도’ 규명 - 58.5㎠ 삼성분계 광활성층 태양전지 모듈로 14%이상의 광활성화 효율 달성 신재생 에너지원의 하나인 유기태양전지는 건물 벽면이나 옥상의 외장재, 창문 등에 프린팅 하는 방법으로 제작이 가능해 도심형 태양광 발전의 핵심기술로 주목 받고 있다. 하지만 현재까지 학계에 보고된 고효율 유기태양전지들은 실험실 수준에서 개발된 0.1cm2 미만의 좁은 면적의 단위 소자이다. 일상적으로 사용 가능한 수준의 전력을 얻기 위해서는 이러한 단위 소자들을 직렬로 연결하여 수 m2 크기의 모듈로 만들어야 하는데, 여전히 모듈을 제작할 때 발생하는 성능감소와 재현성 문제가 상용화를 위한 숙제로 남아있다. 한국과학기술연구원(KIST, 원장 윤석진) 차세대태양전지연구센터 손해정 박사팀은 유기태양전지가 단위소자에서 모듈로 대면적화 하는 과정에서 발생하는 주요 성능감소 요인을 규명하고, 광활성층 반도체 소재의 삼성분계 조합을 개발해 재현 가능한 대면적의 고효율 유기태양전지를 구현하는데 성공했다고 밝혔다. 연구팀은 유기태양전지 내 광활성층의 형태에 주목했다. 광활성층은 일반적으로 p형과 n형의 반도체 소재로 구성되며, 인쇄방식으로 쉽게 제작 할 수 있어 산업적 활용이 용이하다. 하지만 광활성층 형성공정 중 용매증발 과정에서 p형 반도체의 뭉침(p-형 고분자)이 생겨 불균일한 도메인을 형성할 경우, 결과적으로 p-n 접합의 형태가 필름의 위치에 따라 달라지게 되어 태양전지의 효율이 저하되는 결과를 가져왔다. 연구진은 p-형고분자에 유기적 상호작용을 할 수 있는 n-형 고분자를 첨가해 광활성층을 형성하게 되면 n-형 고분자가 p형 고분자 반도체와 합금의 형태로 복합체를 이루게 되고, p형 고분자 반도체의 도메인 크기를 넓은 면적에 매우 규칙적으로 제어 할 수 있음을 최초로 규명하였다. 이러한 방식으로 ㎛(나노미터) 수준의 극소한 영역에서부터 ㎝(센티미터) 수준의 비교적 넓은 영역까지 균일한 삼성분계 광활성층을 구현할 수 있고, 광활성층의 나노구조의 높은 균일도가 소면적 셀에서 대면적 모듈 제작 시 효율 손실을 최소화 할 수 있는 핵심 요인임을 밝혀냈다. 연구진은 삼성분계 광활성층을 사용해 58.5cm2 면적에서 세계 최고 수준인 14.04%의 광전 변환효율을 달성했다. KIST 손해정 박사는 “인쇄 공정으로 제작한 유기 태양전지를 대규모 모듈화 할 때 성능이 감소되는 주요요인을 밝혀 유기태양전지 상용화에 한걸음 더 가까워졌다.”고 말하며, “이번 연구과정에서 만든 58.5cm2의 대면적 모듈은 그 자체로도 획기적인 결과지만, 추가적인 스케일업을 통해 실제 건물 외벽이나 자동차 등에 적용해 전기를 생산하는 단계까지 후속 연구개발을 진행해보고 싶다.”고 포부를 밝혔다. 본 연구는 과학기술정보통신부(장관 이종호) 지원으로 KIST 주요사업과 연구재단 소재혁신선도사업 및 나노미래소재원천기술개발사업으로 수행되었으며, 연구결과는 에너지 분야의 국제학술지 ‘Joule’ (IF: 46.048, JCR 분야 상위 0.92%)에 온라인 게재되었다. * (논문명) ‘High-performance scalable organic photovoltaics with high thickness tolerance from 1 cm2 to above 50 cm2’ - (제 1저자) 한국과학기술연구원 윤성원 박사후연구원, 박성민 박사후연구원 - (교신저자) 한국과학기술연구원 손해정 책임연구원 그림설명 [그림 1] 삼성분계 광활성층을 도입한 고효율 유기태양전지 모듈 사진(왼쪽), 삼성분계 광활성층의 균일성(가운데), 모듈 성능(오른쪽)

- KIST, 유기태양전지의 광전환 효율의 핵심은 ‘광활성층의 균일도’ 규명 - 58.5㎠ 삼성분계 광활성층 태양전지 모듈로 14%이상의 광활성화 효율 달성 신재생 에너지원의 하나인 유기태양전지는 건물 벽면이나 옥상의 외장재, 창문 등에 프린팅 하는 방법으로 제작이 가능해 도심형 태양광 발전의 핵심기술로 주목 받고 있다. 하지만 현재까지 학계에 보고된 고효율 유기태양전지들은 실험실 수준에서 개발된 0.1cm2 미만의 좁은 면적의 단위 소자이다. 일상적으로 사용 가능한 수준의 전력을 얻기 위해서는 이러한 단위 소자들을 직렬로 연결하여 수 m2 크기의 모듈로 만들어야 하는데, 여전히 모듈을 제작할 때 발생하는 성능감소와 재현성 문제가 상용화를 위한 숙제로 남아있다. 한국과학기술연구원(KIST, 원장 윤석진) 차세대태양전지연구센터 손해정 박사팀은 유기태양전지가 단위소자에서 모듈로 대면적화 하는 과정에서 발생하는 주요 성능감소 요인을 규명하고, 광활성층 반도체 소재의 삼성분계 조합을 개발해 재현 가능한 대면적의 고효율 유기태양전지를 구현하는데 성공했다고 밝혔다. 연구팀은 유기태양전지 내 광활성층의 형태에 주목했다. 광활성층은 일반적으로 p형과 n형의 반도체 소재로 구성되며, 인쇄방식으로 쉽게 제작 할 수 있어 산업적 활용이 용이하다. 하지만 광활성층 형성공정 중 용매증발 과정에서 p형 반도체의 뭉침(p-형 고분자)이 생겨 불균일한 도메인을 형성할 경우, 결과적으로 p-n 접합의 형태가 필름의 위치에 따라 달라지게 되어 태양전지의 효율이 저하되는 결과를 가져왔다. 연구진은 p-형고분자에 유기적 상호작용을 할 수 있는 n-형 고분자를 첨가해 광활성층을 형성하게 되면 n-형 고분자가 p형 고분자 반도체와 합금의 형태로 복합체를 이루게 되고, p형 고분자 반도체의 도메인 크기를 넓은 면적에 매우 규칙적으로 제어 할 수 있음을 최초로 규명하였다. 이러한 방식으로 ㎛(나노미터) 수준의 극소한 영역에서부터 ㎝(센티미터) 수준의 비교적 넓은 영역까지 균일한 삼성분계 광활성층을 구현할 수 있고, 광활성층의 나노구조의 높은 균일도가 소면적 셀에서 대면적 모듈 제작 시 효율 손실을 최소화 할 수 있는 핵심 요인임을 밝혀냈다. 연구진은 삼성분계 광활성층을 사용해 58.5cm2 면적에서 세계 최고 수준인 14.04%의 광전 변환효율을 달성했다. KIST 손해정 박사는 “인쇄 공정으로 제작한 유기 태양전지를 대규모 모듈화 할 때 성능이 감소되는 주요요인을 밝혀 유기태양전지 상용화에 한걸음 더 가까워졌다.”고 말하며, “이번 연구과정에서 만든 58.5cm2의 대면적 모듈은 그 자체로도 획기적인 결과지만, 추가적인 스케일업을 통해 실제 건물 외벽이나 자동차 등에 적용해 전기를 생산하는 단계까지 후속 연구개발을 진행해보고 싶다.”고 포부를 밝혔다. 본 연구는 과학기술정보통신부(장관 이종호) 지원으로 KIST 주요사업과 연구재단 소재혁신선도사업 및 나노미래소재원천기술개발사업으로 수행되었으며, 연구결과는 에너지 분야의 국제학술지 ‘Joule’ (IF: 46.048, JCR 분야 상위 0.92%)에 온라인 게재되었다. * (논문명) ‘High-performance scalable organic photovoltaics with high thickness tolerance from 1 cm2 to above 50 cm2’ - (제 1저자) 한국과학기술연구원 윤성원 박사후연구원, 박성민 박사후연구원 - (교신저자) 한국과학기술연구원 손해정 책임연구원 그림설명 [그림 1] 삼성분계 광활성층을 도입한 고효율 유기태양전지 모듈 사진(왼쪽), 삼성분계 광활성층의 균일성(가운데), 모듈 성능(오른쪽)

- KIST, 유기태양전지의 광전환 효율의 핵심은 ‘광활성층의 균일도’ 규명 - 58.5㎠ 삼성분계 광활성층 태양전지 모듈로 14%이상의 광활성화 효율 달성 신재생 에너지원의 하나인 유기태양전지는 건물 벽면이나 옥상의 외장재, 창문 등에 프린팅 하는 방법으로 제작이 가능해 도심형 태양광 발전의 핵심기술로 주목 받고 있다. 하지만 현재까지 학계에 보고된 고효율 유기태양전지들은 실험실 수준에서 개발된 0.1cm2 미만의 좁은 면적의 단위 소자이다. 일상적으로 사용 가능한 수준의 전력을 얻기 위해서는 이러한 단위 소자들을 직렬로 연결하여 수 m2 크기의 모듈로 만들어야 하는데, 여전히 모듈을 제작할 때 발생하는 성능감소와 재현성 문제가 상용화를 위한 숙제로 남아있다. 한국과학기술연구원(KIST, 원장 윤석진) 차세대태양전지연구센터 손해정 박사팀은 유기태양전지가 단위소자에서 모듈로 대면적화 하는 과정에서 발생하는 주요 성능감소 요인을 규명하고, 광활성층 반도체 소재의 삼성분계 조합을 개발해 재현 가능한 대면적의 고효율 유기태양전지를 구현하는데 성공했다고 밝혔다. 연구팀은 유기태양전지 내 광활성층의 형태에 주목했다. 광활성층은 일반적으로 p형과 n형의 반도체 소재로 구성되며, 인쇄방식으로 쉽게 제작 할 수 있어 산업적 활용이 용이하다. 하지만 광활성층 형성공정 중 용매증발 과정에서 p형 반도체의 뭉침(p-형 고분자)이 생겨 불균일한 도메인을 형성할 경우, 결과적으로 p-n 접합의 형태가 필름의 위치에 따라 달라지게 되어 태양전지의 효율이 저하되는 결과를 가져왔다. 연구진은 p-형고분자에 유기적 상호작용을 할 수 있는 n-형 고분자를 첨가해 광활성층을 형성하게 되면 n-형 고분자가 p형 고분자 반도체와 합금의 형태로 복합체를 이루게 되고, p형 고분자 반도체의 도메인 크기를 넓은 면적에 매우 규칙적으로 제어 할 수 있음을 최초로 규명하였다. 이러한 방식으로 ㎛(나노미터) 수준의 극소한 영역에서부터 ㎝(센티미터) 수준의 비교적 넓은 영역까지 균일한 삼성분계 광활성층을 구현할 수 있고, 광활성층의 나노구조의 높은 균일도가 소면적 셀에서 대면적 모듈 제작 시 효율 손실을 최소화 할 수 있는 핵심 요인임을 밝혀냈다. 연구진은 삼성분계 광활성층을 사용해 58.5cm2 면적에서 세계 최고 수준인 14.04%의 광전 변환효율을 달성했다. KIST 손해정 박사는 “인쇄 공정으로 제작한 유기 태양전지를 대규모 모듈화 할 때 성능이 감소되는 주요요인을 밝혀 유기태양전지 상용화에 한걸음 더 가까워졌다.”고 말하며, “이번 연구과정에서 만든 58.5cm2의 대면적 모듈은 그 자체로도 획기적인 결과지만, 추가적인 스케일업을 통해 실제 건물 외벽이나 자동차 등에 적용해 전기를 생산하는 단계까지 후속 연구개발을 진행해보고 싶다.”고 포부를 밝혔다. 본 연구는 과학기술정보통신부(장관 이종호) 지원으로 KIST 주요사업과 연구재단 소재혁신선도사업 및 나노미래소재원천기술개발사업으로 수행되었으며, 연구결과는 에너지 분야의 국제학술지 ‘Joule’ (IF: 46.048, JCR 분야 상위 0.92%)에 온라인 게재되었다. * (논문명) ‘High-performance scalable organic photovoltaics with high thickness tolerance from 1 cm2 to above 50 cm2’ - (제 1저자) 한국과학기술연구원 윤성원 박사후연구원, 박성민 박사후연구원 - (교신저자) 한국과학기술연구원 손해정 책임연구원 그림설명 [그림 1] 삼성분계 광활성층을 도입한 고효율 유기태양전지 모듈 사진(왼쪽), 삼성분계 광활성층의 균일성(가운데), 모듈 성능(오른쪽)

- KIST, 유기태양전지의 광전환 효율의 핵심은 ‘광활성층의 균일도’ 규명 - 58.5㎠ 삼성분계 광활성층 태양전지 모듈로 14%이상의 광활성화 효율 달성 신재생 에너지원의 하나인 유기태양전지는 건물 벽면이나 옥상의 외장재, 창문 등에 프린팅 하는 방법으로 제작이 가능해 도심형 태양광 발전의 핵심기술로 주목 받고 있다. 하지만 현재까지 학계에 보고된 고효율 유기태양전지들은 실험실 수준에서 개발된 0.1cm2 미만의 좁은 면적의 단위 소자이다. 일상적으로 사용 가능한 수준의 전력을 얻기 위해서는 이러한 단위 소자들을 직렬로 연결하여 수 m2 크기의 모듈로 만들어야 하는데, 여전히 모듈을 제작할 때 발생하는 성능감소와 재현성 문제가 상용화를 위한 숙제로 남아있다. 한국과학기술연구원(KIST, 원장 윤석진) 차세대태양전지연구센터 손해정 박사팀은 유기태양전지가 단위소자에서 모듈로 대면적화 하는 과정에서 발생하는 주요 성능감소 요인을 규명하고, 광활성층 반도체 소재의 삼성분계 조합을 개발해 재현 가능한 대면적의 고효율 유기태양전지를 구현하는데 성공했다고 밝혔다. 연구팀은 유기태양전지 내 광활성층의 형태에 주목했다. 광활성층은 일반적으로 p형과 n형의 반도체 소재로 구성되며, 인쇄방식으로 쉽게 제작 할 수 있어 산업적 활용이 용이하다. 하지만 광활성층 형성공정 중 용매증발 과정에서 p형 반도체의 뭉침(p-형 고분자)이 생겨 불균일한 도메인을 형성할 경우, 결과적으로 p-n 접합의 형태가 필름의 위치에 따라 달라지게 되어 태양전지의 효율이 저하되는 결과를 가져왔다. 연구진은 p-형고분자에 유기적 상호작용을 할 수 있는 n-형 고분자를 첨가해 광활성층을 형성하게 되면 n-형 고분자가 p형 고분자 반도체와 합금의 형태로 복합체를 이루게 되고, p형 고분자 반도체의 도메인 크기를 넓은 면적에 매우 규칙적으로 제어 할 수 있음을 최초로 규명하였다. 이러한 방식으로 ㎛(나노미터) 수준의 극소한 영역에서부터 ㎝(센티미터) 수준의 비교적 넓은 영역까지 균일한 삼성분계 광활성층을 구현할 수 있고, 광활성층의 나노구조의 높은 균일도가 소면적 셀에서 대면적 모듈 제작 시 효율 손실을 최소화 할 수 있는 핵심 요인임을 밝혀냈다. 연구진은 삼성분계 광활성층을 사용해 58.5cm2 면적에서 세계 최고 수준인 14.04%의 광전 변환효율을 달성했다. KIST 손해정 박사는 “인쇄 공정으로 제작한 유기 태양전지를 대규모 모듈화 할 때 성능이 감소되는 주요요인을 밝혀 유기태양전지 상용화에 한걸음 더 가까워졌다.”고 말하며, “이번 연구과정에서 만든 58.5cm2의 대면적 모듈은 그 자체로도 획기적인 결과지만, 추가적인 스케일업을 통해 실제 건물 외벽이나 자동차 등에 적용해 전기를 생산하는 단계까지 후속 연구개발을 진행해보고 싶다.”고 포부를 밝혔다. 본 연구는 과학기술정보통신부(장관 이종호) 지원으로 KIST 주요사업과 연구재단 소재혁신선도사업 및 나노미래소재원천기술개발사업으로 수행되었으며, 연구결과는 에너지 분야의 국제학술지 ‘Joule’ (IF: 46.048, JCR 분야 상위 0.92%)에 온라인 게재되었다. * (논문명) ‘High-performance scalable organic photovoltaics with high thickness tolerance from 1 cm2 to above 50 cm2’ - (제 1저자) 한국과학기술연구원 윤성원 박사후연구원, 박성민 박사후연구원 - (교신저자) 한국과학기술연구원 손해정 책임연구원 그림설명 [그림 1] 삼성분계 광활성층을 도입한 고효율 유기태양전지 모듈 사진(왼쪽), 삼성분계 광활성층의 균일성(가운데), 모듈 성능(오른쪽)

- KIST, 유기태양전지의 광전환 효율의 핵심은 ‘광활성층의 균일도’ 규명 - 58.5㎠ 삼성분계 광활성층 태양전지 모듈로 14%이상의 광활성화 효율 달성 신재생 에너지원의 하나인 유기태양전지는 건물 벽면이나 옥상의 외장재, 창문 등에 프린팅 하는 방법으로 제작이 가능해 도심형 태양광 발전의 핵심기술로 주목 받고 있다. 하지만 현재까지 학계에 보고된 고효율 유기태양전지들은 실험실 수준에서 개발된 0.1cm2 미만의 좁은 면적의 단위 소자이다. 일상적으로 사용 가능한 수준의 전력을 얻기 위해서는 이러한 단위 소자들을 직렬로 연결하여 수 m2 크기의 모듈로 만들어야 하는데, 여전히 모듈을 제작할 때 발생하는 성능감소와 재현성 문제가 상용화를 위한 숙제로 남아있다. 한국과학기술연구원(KIST, 원장 윤석진) 차세대태양전지연구센터 손해정 박사팀은 유기태양전지가 단위소자에서 모듈로 대면적화 하는 과정에서 발생하는 주요 성능감소 요인을 규명하고, 광활성층 반도체 소재의 삼성분계 조합을 개발해 재현 가능한 대면적의 고효율 유기태양전지를 구현하는데 성공했다고 밝혔다. 연구팀은 유기태양전지 내 광활성층의 형태에 주목했다. 광활성층은 일반적으로 p형과 n형의 반도체 소재로 구성되며, 인쇄방식으로 쉽게 제작 할 수 있어 산업적 활용이 용이하다. 하지만 광활성층 형성공정 중 용매증발 과정에서 p형 반도체의 뭉침(p-형 고분자)이 생겨 불균일한 도메인을 형성할 경우, 결과적으로 p-n 접합의 형태가 필름의 위치에 따라 달라지게 되어 태양전지의 효율이 저하되는 결과를 가져왔다. 연구진은 p-형고분자에 유기적 상호작용을 할 수 있는 n-형 고분자를 첨가해 광활성층을 형성하게 되면 n-형 고분자가 p형 고분자 반도체와 합금의 형태로 복합체를 이루게 되고, p형 고분자 반도체의 도메인 크기를 넓은 면적에 매우 규칙적으로 제어 할 수 있음을 최초로 규명하였다. 이러한 방식으로 ㎛(나노미터) 수준의 극소한 영역에서부터 ㎝(센티미터) 수준의 비교적 넓은 영역까지 균일한 삼성분계 광활성층을 구현할 수 있고, 광활성층의 나노구조의 높은 균일도가 소면적 셀에서 대면적 모듈 제작 시 효율 손실을 최소화 할 수 있는 핵심 요인임을 밝혀냈다. 연구진은 삼성분계 광활성층을 사용해 58.5cm2 면적에서 세계 최고 수준인 14.04%의 광전 변환효율을 달성했다. KIST 손해정 박사는 “인쇄 공정으로 제작한 유기 태양전지를 대규모 모듈화 할 때 성능이 감소되는 주요요인을 밝혀 유기태양전지 상용화에 한걸음 더 가까워졌다.”고 말하며, “이번 연구과정에서 만든 58.5cm2의 대면적 모듈은 그 자체로도 획기적인 결과지만, 추가적인 스케일업을 통해 실제 건물 외벽이나 자동차 등에 적용해 전기를 생산하는 단계까지 후속 연구개발을 진행해보고 싶다.”고 포부를 밝혔다. 본 연구는 과학기술정보통신부(장관 이종호) 지원으로 KIST 주요사업과 연구재단 소재혁신선도사업 및 나노미래소재원천기술개발사업으로 수행되었으며, 연구결과는 에너지 분야의 국제학술지 ‘Joule’ (IF: 46.048, JCR 분야 상위 0.92%)에 온라인 게재되었다. * (논문명) ‘High-performance scalable organic photovoltaics with high thickness tolerance from 1 cm2 to above 50 cm2’ - (제 1저자) 한국과학기술연구원 윤성원 박사후연구원, 박성민 박사후연구원 - (교신저자) 한국과학기술연구원 손해정 책임연구원 그림설명 [그림 1] 삼성분계 광활성층을 도입한 고효율 유기태양전지 모듈 사진(왼쪽), 삼성분계 광활성층의 균일성(가운데), 모듈 성능(오른쪽)

- KIST, 유기태양전지의 광전환 효율의 핵심은 ‘광활성층의 균일도’ 규명 - 58.5㎠ 삼성분계 광활성층 태양전지 모듈로 14%이상의 광활성화 효율 달성 신재생 에너지원의 하나인 유기태양전지는 건물 벽면이나 옥상의 외장재, 창문 등에 프린팅 하는 방법으로 제작이 가능해 도심형 태양광 발전의 핵심기술로 주목 받고 있다. 하지만 현재까지 학계에 보고된 고효율 유기태양전지들은 실험실 수준에서 개발된 0.1cm2 미만의 좁은 면적의 단위 소자이다. 일상적으로 사용 가능한 수준의 전력을 얻기 위해서는 이러한 단위 소자들을 직렬로 연결하여 수 m2 크기의 모듈로 만들어야 하는데, 여전히 모듈을 제작할 때 발생하는 성능감소와 재현성 문제가 상용화를 위한 숙제로 남아있다. 한국과학기술연구원(KIST, 원장 윤석진) 차세대태양전지연구센터 손해정 박사팀은 유기태양전지가 단위소자에서 모듈로 대면적화 하는 과정에서 발생하는 주요 성능감소 요인을 규명하고, 광활성층 반도체 소재의 삼성분계 조합을 개발해 재현 가능한 대면적의 고효율 유기태양전지를 구현하는데 성공했다고 밝혔다. 연구팀은 유기태양전지 내 광활성층의 형태에 주목했다. 광활성층은 일반적으로 p형과 n형의 반도체 소재로 구성되며, 인쇄방식으로 쉽게 제작 할 수 있어 산업적 활용이 용이하다. 하지만 광활성층 형성공정 중 용매증발 과정에서 p형 반도체의 뭉침(p-형 고분자)이 생겨 불균일한 도메인을 형성할 경우, 결과적으로 p-n 접합의 형태가 필름의 위치에 따라 달라지게 되어 태양전지의 효율이 저하되는 결과를 가져왔다. 연구진은 p-형고분자에 유기적 상호작용을 할 수 있는 n-형 고분자를 첨가해 광활성층을 형성하게 되면 n-형 고분자가 p형 고분자 반도체와 합금의 형태로 복합체를 이루게 되고, p형 고분자 반도체의 도메인 크기를 넓은 면적에 매우 규칙적으로 제어 할 수 있음을 최초로 규명하였다. 이러한 방식으로 ㎛(나노미터) 수준의 극소한 영역에서부터 ㎝(센티미터) 수준의 비교적 넓은 영역까지 균일한 삼성분계 광활성층을 구현할 수 있고, 광활성층의 나노구조의 높은 균일도가 소면적 셀에서 대면적 모듈 제작 시 효율 손실을 최소화 할 수 있는 핵심 요인임을 밝혀냈다. 연구진은 삼성분계 광활성층을 사용해 58.5cm2 면적에서 세계 최고 수준인 14.04%의 광전 변환효율을 달성했다. KIST 손해정 박사는 “인쇄 공정으로 제작한 유기 태양전지를 대규모 모듈화 할 때 성능이 감소되는 주요요인을 밝혀 유기태양전지 상용화에 한걸음 더 가까워졌다.”고 말하며, “이번 연구과정에서 만든 58.5cm2의 대면적 모듈은 그 자체로도 획기적인 결과지만, 추가적인 스케일업을 통해 실제 건물 외벽이나 자동차 등에 적용해 전기를 생산하는 단계까지 후속 연구개발을 진행해보고 싶다.”고 포부를 밝혔다. 본 연구는 과학기술정보통신부(장관 이종호) 지원으로 KIST 주요사업과 연구재단 소재혁신선도사업 및 나노미래소재원천기술개발사업으로 수행되었으며, 연구결과는 에너지 분야의 국제학술지 ‘Joule’ (IF: 46.048, JCR 분야 상위 0.92%)에 온라인 게재되었다. * (논문명) ‘High-performance scalable organic photovoltaics with high thickness tolerance from 1 cm2 to above 50 cm2’ - (제 1저자) 한국과학기술연구원 윤성원 박사후연구원, 박성민 박사후연구원 - (교신저자) 한국과학기술연구원 손해정 책임연구원 그림설명 [그림 1] 삼성분계 광활성층을 도입한 고효율 유기태양전지 모듈 사진(왼쪽), 삼성분계 광활성층의 균일성(가운데), 모듈 성능(오른쪽)

- KIST, 유기태양전지의 광전환 효율의 핵심은 ‘광활성층의 균일도’ 규명 - 58.5㎠ 삼성분계 광활성층 태양전지 모듈로 14%이상의 광활성화 효율 달성 신재생 에너지원의 하나인 유기태양전지는 건물 벽면이나 옥상의 외장재, 창문 등에 프린팅 하는 방법으로 제작이 가능해 도심형 태양광 발전의 핵심기술로 주목 받고 있다. 하지만 현재까지 학계에 보고된 고효율 유기태양전지들은 실험실 수준에서 개발된 0.1cm2 미만의 좁은 면적의 단위 소자이다. 일상적으로 사용 가능한 수준의 전력을 얻기 위해서는 이러한 단위 소자들을 직렬로 연결하여 수 m2 크기의 모듈로 만들어야 하는데, 여전히 모듈을 제작할 때 발생하는 성능감소와 재현성 문제가 상용화를 위한 숙제로 남아있다. 한국과학기술연구원(KIST, 원장 윤석진) 차세대태양전지연구센터 손해정 박사팀은 유기태양전지가 단위소자에서 모듈로 대면적화 하는 과정에서 발생하는 주요 성능감소 요인을 규명하고, 광활성층 반도체 소재의 삼성분계 조합을 개발해 재현 가능한 대면적의 고효율 유기태양전지를 구현하는데 성공했다고 밝혔다. 연구팀은 유기태양전지 내 광활성층의 형태에 주목했다. 광활성층은 일반적으로 p형과 n형의 반도체 소재로 구성되며, 인쇄방식으로 쉽게 제작 할 수 있어 산업적 활용이 용이하다. 하지만 광활성층 형성공정 중 용매증발 과정에서 p형 반도체의 뭉침(p-형 고분자)이 생겨 불균일한 도메인을 형성할 경우, 결과적으로 p-n 접합의 형태가 필름의 위치에 따라 달라지게 되어 태양전지의 효율이 저하되는 결과를 가져왔다. 연구진은 p-형고분자에 유기적 상호작용을 할 수 있는 n-형 고분자를 첨가해 광활성층을 형성하게 되면 n-형 고분자가 p형 고분자 반도체와 합금의 형태로 복합체를 이루게 되고, p형 고분자 반도체의 도메인 크기를 넓은 면적에 매우 규칙적으로 제어 할 수 있음을 최초로 규명하였다. 이러한 방식으로 ㎛(나노미터) 수준의 극소한 영역에서부터 ㎝(센티미터) 수준의 비교적 넓은 영역까지 균일한 삼성분계 광활성층을 구현할 수 있고, 광활성층의 나노구조의 높은 균일도가 소면적 셀에서 대면적 모듈 제작 시 효율 손실을 최소화 할 수 있는 핵심 요인임을 밝혀냈다. 연구진은 삼성분계 광활성층을 사용해 58.5cm2 면적에서 세계 최고 수준인 14.04%의 광전 변환효율을 달성했다. KIST 손해정 박사는 “인쇄 공정으로 제작한 유기 태양전지를 대규모 모듈화 할 때 성능이 감소되는 주요요인을 밝혀 유기태양전지 상용화에 한걸음 더 가까워졌다.”고 말하며, “이번 연구과정에서 만든 58.5cm2의 대면적 모듈은 그 자체로도 획기적인 결과지만, 추가적인 스케일업을 통해 실제 건물 외벽이나 자동차 등에 적용해 전기를 생산하는 단계까지 후속 연구개발을 진행해보고 싶다.”고 포부를 밝혔다. 본 연구는 과학기술정보통신부(장관 이종호) 지원으로 KIST 주요사업과 연구재단 소재혁신선도사업 및 나노미래소재원천기술개발사업으로 수행되었으며, 연구결과는 에너지 분야의 국제학술지 ‘Joule’ (IF: 46.048, JCR 분야 상위 0.92%)에 온라인 게재되었다. * (논문명) ‘High-performance scalable organic photovoltaics with high thickness tolerance from 1 cm2 to above 50 cm2’ - (제 1저자) 한국과학기술연구원 윤성원 박사후연구원, 박성민 박사후연구원 - (교신저자) 한국과학기술연구원 손해정 책임연구원 그림설명 [그림 1] 삼성분계 광활성층을 도입한 고효율 유기태양전지 모듈 사진(왼쪽), 삼성분계 광활성층의 균일성(가운데), 모듈 성능(오른쪽)