유기태양전지 효율 높이는 금 나노입자 개발

적은 양의 금으로 만든 나노입자를 이용해 유기태양전지의 효율을 20% 이상 향상시킬 수 있는 기술이 개발됐다.

재료연구소는 표면기술연구본부 임동찬 박사와 조신욱 울산대 교수, 김영독 성균관대 교수팀이 금 입자의 원자 개수를 조절해 특정 파장에서 빛을 내 반도체 특성을 갖는 '초소형 금 나노입자'를 만드는 데 성공했다고 22일 밝혔다.

개발된 금 나노입자는 금 입자의 원자 38개를 조절해 만든 것으로, 유기태양전지에 적용하면 값비싼 금을 적은 양만 사용해도 기존에 비해 20% 이상 높은 효율을 구현할 수 있다. 반도체 특성을 갖는 금 나노입자가 태양의 가시광과 같은 빛을 받아 태양에서 흡수된 빛과 금 나노입자에서 나온 빛을 동시에 활용함으로써 유기태양전지의 효율을 높였다는 게 연구팀의 설명이다.

금은 금속성 전도체 특성을 갖고 있어 전기·전자소자의 회로와 촉매뿐 아니라 최근에는 광전자 소자에 널리 활용되고 있다. 연구팀이 개발한 금은 금속성이 아닌 반도체와 유사한 특성을 나타내고 원자 개수를 추가로 제어하면 반도체 특성을 자유자재로 조절할 수 있다.

연구팀은 원자 수가 변했을 때 나타나는 광학적 특성 분석과 대량 생산을 위한 연구를 진행하고 있으며, 독이 없는 금의 특성을 이용해 바이오이미징에 적용하기 위한 연구도 하고 있다.

이 연구결과는 에너지 재료 분야의 세계적 학술지 '어드밴스드 에너지 머터리얼스' 온라인판과 표지논문에 실렸다.

임동찬 박사는 "원자 개수 조절로 금이 반도체 성질을 갖는다는 것을 확인하고 실제 유기태양전지 소자에 적용해 효율을 높인 연구결과"라며 "앞으로 원자 개수 조절을 지금보다 더 자유자재로 하면 기존에 알지 못했던 새로운 금의 성질을 찾을 수 있을 것"이라고 말했다.이준기기자 bongchu@dt.co.kr