양자점을 이용하여 효율성과 안정성을 개선한 유무기 하이브리드 태양전지 소자개발 - 다기능성 양자점과 탄소복합구조로 된 유기태양전지의 효율 증가 및 안정성 개선 - 전북분원 복합소재기술연구소 유기태양전지 상용화를 위한 후속연구 박차 태양광을 전기 에너지로 바꾸는 태양전지는 화석 에너지의 고갈과 청정 에너지원의 필요성이 부각 되면서 차세대 대체 에너지원으로서 각광 받고 있 다. 현재 태양전지는 실리콘계 태양전지가 주로 생산되고 있으나 복잡한 제작공정 및 높은 재료 가격으로 인하여 경제성 확보에 어려움을 겪고 있다. 이에 반해, 유기태양전지는 기존 실리콘계 태양전지와 달리 가공이 쉽고 재료가 다양하며, 가격 또한 저렴하여 경제성이 높다. 그러나 상대적으로 빛을 전기로 바꾸는 광전 변환 효율이 낮고 오래 사용할 경우 안정성이 떨어져 상용화에 어려움이 있었다. 국내 연구진이 양자점 단일점을 효과적으로 도입하여 유기태양전지의 안정성 및 광전 변환 효율을 획기적으로 개선한 전지를 개발했다. 관련 연구는 연구의 참신성을 인정받아 에너지 재료 분야의 권위지인 Advanced Energy Materials에 게재되었다. 한국과학기술연구원(KIST) 전북분원(분원장 김준경) 복합소재기술연구소 소프트혁신소재연구센터 손동익 박사팀은 제1저자로 참여한 문병준 연구원과 함께 차세대 나노소재재료 중 하나인 양자점 단일층을 이용하여 광전환 효율을 증대시키면서, 소자의 안정성을 강화한 유기 태양전지를 개발했다. 이번 연구 성과는 에너지재료 분야의 권위지인 어드밴스드 에너지 머티리얼즈(Advanced Energy Materials)에 "Enhanced Photovoltaic Performance of Inverted Polymer Solar Cells utilizing Multi-functional Quantum-dots Monolayer"의 제목으로 9월 11일에 온라인판으로 게재되었다. 일반적으로 유기태양전지에서 태양광을 흡수하여 전자(Electron)와 정공(Hole)을 형성하는 광활성층 (Active layer)이라 불리는 유기물층 (P3HT 혹은 PTB7 고분자 물질)은 태양광을 받아 전자를 내놓는 ‘전자주게물질’ (Donor)과 전자를 받아서 전극으로 전달해주는 ‘전자받게물질’ (Acceptor; PCBM: 탄소나노물질)의 혼합층 (탄소복합구조)으로 이루어져 있다. 하지만, 유기태양전지의 특성상 광활성층의 두께는 제한적이고 광활성층에 사용된 유기물질의 종류에 따라 고유의 특성이 존재하므로 태양광의 전 파장 영역에서 100% 흡수할 수 없다는 단점을 가지고 있다. 화물 나노입자가 했었던 전자수송층 역할을 물론이고, 일정한 광흡수, 광산란, 플라즈모닉 특성 등의 다기능한 역할로 기존보다 20%이상 효율을 증가함과 동시에 안정성도 개선됨을 확인하였다. ※ 밴드갭 : 전자가 존재하는 에너지 레벨과 전자가 존재하지 않는 에너지 레벨의 사이의 차이 개발된 ‘카드뮴 셀레나이드(CdSe) 단일층’은 단순한 용액공정을 통하여 쉽고 빠르게 형성할 수 있고, 이는 광활성층에서 흡수하지 못하고 투과해버리는 태양광을 소량 흡수하여 전자와 정공의 형성에 도움을 주게 되어 태양전지의 광전 변환 효율의 증대를 가져 오게 된다. KIST 손동익 박사는 “단일층 양자점을 이용하여 기존 전자수송층 뿐만 아니라, 다양한 기능성을 통해서 광에너지 전환 효율을 향상시키고, 용액 안정도가 커 유기태양전지의 내구성을 획기적으로 개선시킨다”며, “후속으로 연구 중인 차세대 재료인 그래핀 양자점과의 복합구조를 가진다면 유기태양전지의 상업화에 크게 기여할 것으로 보인다”고 말했다. 이번 연구는 KIST 기관고유연구사업에서 지원되었다. <연구진> <KIST 손동익 박사> <그림설명> <그림 1> ‘Advanced Energy Materials’의 2014년 9월 11일자 온라인판에 개제된 논문의 내용을 담고 있는 개괄적 이미지, 붉은 색의 빛을 내는 카드뮴 셀레나이드(CdSe) 양자점(QD)이 표면 개질 고분자 (PEIE) 위에 단일층으로 형성되어 있음을 나타내는 이미지. 양자점은 태양광을 흡수하여 전자와 정공 형성에 도움을 주어 전지의 광전변환효율의 향상에 도움을 주는 전자수송층 역할을 물론이고, 광흡수, 광산란, 플라즈모닉 특성 등의 다기능한 역할과 소자의 안정성 향상 측면에도 도움을 준다. <그림 2> 양자점 단일층을 이용한 유기태양전지의 구조: (a) 카드뮴 셀레나이드 용액을 투명한 PEIE 고분자 표면에 코팅한 다음, 이 위에 별도의 추가 공정 없이 유기태양전지(OSC, organic solar cell)를 구성하면 태양전지 제작이 가능하다. (b) 카드뮴셀레나이드 양자점이 단일층으로 형성됨을 확인함을 분석 이미지 <그림 3> 양자점 단일층을 이용한 유기태양전지의 특성: (a) 카드뮴 셀레나이드 양자점을 활용한 경우, 전지의 효율이 향상됨을 확인할 수 있다. (b) 양자점 단일층에 의한 안정성 증가 확보

양자점을 이용하여 효율성과 안정성을 개선한 유무기 하이브리드 태양전지 소자개발 - 다기능성 양자점과 탄소복합구조로 된 유기태양전지의 효율 증가 및 안정성 개선 - 전북분원 복합소재기술연구소 유기태양전지 상용화를 위한 후속연구 박차 태양광을 전기 에너지로 바꾸는 태양전지는 화석 에너지의 고갈과 청정 에너지원의 필요성이 부각 되면서 차세대 대체 에너지원으로서 각광 받고 있 다. 현재 태양전지는 실리콘계 태양전지가 주로 생산되고 있으나 복잡한 제작공정 및 높은 재료 가격으로 인하여 경제성 확보에 어려움을 겪고 있다. 이에 반해, 유기태양전지는 기존 실리콘계 태양전지와 달리 가공이 쉽고 재료가 다양하며, 가격 또한 저렴하여 경제성이 높다. 그러나 상대적으로 빛을 전기로 바꾸는 광전 변환 효율이 낮고 오래 사용할 경우 안정성이 떨어져 상용화에 어려움이 있었다. 국내 연구진이 양자점 단일점을 효과적으로 도입하여 유기태양전지의 안정성 및 광전 변환 효율을 획기적으로 개선한 전지를 개발했다. 관련 연구는 연구의 참신성을 인정받아 에너지 재료 분야의 권위지인 Advanced Energy Materials에 게재되었다. 한국과학기술연구원(KIST) 전북분원(분원장 김준경) 복합소재기술연구소 소프트혁신소재연구센터 손동익 박사팀은 제1저자로 참여한 문병준 연구원과 함께 차세대 나노소재재료 중 하나인 양자점 단일층을 이용하여 광전환 효율을 증대시키면서, 소자의 안정성을 강화한 유기 태양전지를 개발했다. 이번 연구 성과는 에너지재료 분야의 권위지인 어드밴스드 에너지 머티리얼즈(Advanced Energy Materials)에 "Enhanced Photovoltaic Performance of Inverted Polymer Solar Cells utilizing Multi-functional Quantum-dots Monolayer"의 제목으로 9월 11일에 온라인판으로 게재되었다. 일반적으로 유기태양전지에서 태양광을 흡수하여 전자(Electron)와 정공(Hole)을 형성하는 광활성층 (Active layer)이라 불리는 유기물층 (P3HT 혹은 PTB7 고분자 물질)은 태양광을 받아 전자를 내놓는 ‘전자주게물질’ (Donor)과 전자를 받아서 전극으로 전달해주는 ‘전자받게물질’ (Acceptor; PCBM: 탄소나노물질)의 혼합층 (탄소복합구조)으로 이루어져 있다. 하지만, 유기태양전지의 특성상 광활성층의 두께는 제한적이고 광활성층에 사용된 유기물질의 종류에 따라 고유의 특성이 존재하므로 태양광의 전 파장 영역에서 100% 흡수할 수 없다는 단점을 가지고 있다. 화물 나노입자가 했었던 전자수송층 역할을 물론이고, 일정한 광흡수, 광산란, 플라즈모닉 특성 등의 다기능한 역할로 기존보다 20%이상 효율을 증가함과 동시에 안정성도 개선됨을 확인하였다. ※ 밴드갭 : 전자가 존재하는 에너지 레벨과 전자가 존재하지 않는 에너지 레벨의 사이의 차이 개발된 ‘카드뮴 셀레나이드(CdSe) 단일층’은 단순한 용액공정을 통하여 쉽고 빠르게 형성할 수 있고, 이는 광활성층에서 흡수하지 못하고 투과해버리는 태양광을 소량 흡수하여 전자와 정공의 형성에 도움을 주게 되어 태양전지의 광전 변환 효율의 증대를 가져 오게 된다. KIST 손동익 박사는 “단일층 양자점을 이용하여 기존 전자수송층 뿐만 아니라, 다양한 기능성을 통해서 광에너지 전환 효율을 향상시키고, 용액 안정도가 커 유기태양전지의 내구성을 획기적으로 개선시킨다”며, “후속으로 연구 중인 차세대 재료인 그래핀 양자점과의 복합구조를 가진다면 유기태양전지의 상업화에 크게 기여할 것으로 보인다”고 말했다. 이번 연구는 KIST 기관고유연구사업에서 지원되었다. <연구진> <KIST 손동익 박사> <그림설명> <그림 1> ‘Advanced Energy Materials’의 2014년 9월 11일자 온라인판에 개제된 논문의 내용을 담고 있는 개괄적 이미지, 붉은 색의 빛을 내는 카드뮴 셀레나이드(CdSe) 양자점(QD)이 표면 개질 고분자 (PEIE) 위에 단일층으로 형성되어 있음을 나타내는 이미지. 양자점은 태양광을 흡수하여 전자와 정공 형성에 도움을 주어 전지의 광전변환효율의 향상에 도움을 주는 전자수송층 역할을 물론이고, 광흡수, 광산란, 플라즈모닉 특성 등의 다기능한 역할과 소자의 안정성 향상 측면에도 도움을 준다. <그림 2> 양자점 단일층을 이용한 유기태양전지의 구조: (a) 카드뮴 셀레나이드 용액을 투명한 PEIE 고분자 표면에 코팅한 다음, 이 위에 별도의 추가 공정 없이 유기태양전지(OSC, organic solar cell)를 구성하면 태양전지 제작이 가능하다. (b) 카드뮴셀레나이드 양자점이 단일층으로 형성됨을 확인함을 분석 이미지 <그림 3> 양자점 단일층을 이용한 유기태양전지의 특성: (a) 카드뮴 셀레나이드 양자점을 활용한 경우, 전지의 효율이 향상됨을 확인할 수 있다. (b) 양자점 단일층에 의한 안정성 증가 확보

양자점을 이용하여 효율성과 안정성을 개선한 유무기 하이브리드 태양전지 소자개발 - 다기능성 양자점과 탄소복합구조로 된 유기태양전지의 효율 증가 및 안정성 개선 - 전북분원 복합소재기술연구소 유기태양전지 상용화를 위한 후속연구 박차 태양광을 전기 에너지로 바꾸는 태양전지는 화석 에너지의 고갈과 청정 에너지원의 필요성이 부각 되면서 차세대 대체 에너지원으로서 각광 받고 있 다. 현재 태양전지는 실리콘계 태양전지가 주로 생산되고 있으나 복잡한 제작공정 및 높은 재료 가격으로 인하여 경제성 확보에 어려움을 겪고 있다. 이에 반해, 유기태양전지는 기존 실리콘계 태양전지와 달리 가공이 쉽고 재료가 다양하며, 가격 또한 저렴하여 경제성이 높다. 그러나 상대적으로 빛을 전기로 바꾸는 광전 변환 효율이 낮고 오래 사용할 경우 안정성이 떨어져 상용화에 어려움이 있었다. 국내 연구진이 양자점 단일점을 효과적으로 도입하여 유기태양전지의 안정성 및 광전 변환 효율을 획기적으로 개선한 전지를 개발했다. 관련 연구는 연구의 참신성을 인정받아 에너지 재료 분야의 권위지인 Advanced Energy Materials에 게재되었다. 한국과학기술연구원(KIST) 전북분원(분원장 김준경) 복합소재기술연구소 소프트혁신소재연구센터 손동익 박사팀은 제1저자로 참여한 문병준 연구원과 함께 차세대 나노소재재료 중 하나인 양자점 단일층을 이용하여 광전환 효율을 증대시키면서, 소자의 안정성을 강화한 유기 태양전지를 개발했다. 이번 연구 성과는 에너지재료 분야의 권위지인 어드밴스드 에너지 머티리얼즈(Advanced Energy Materials)에 "Enhanced Photovoltaic Performance of Inverted Polymer Solar Cells utilizing Multi-functional Quantum-dots Monolayer"의 제목으로 9월 11일에 온라인판으로 게재되었다. 일반적으로 유기태양전지에서 태양광을 흡수하여 전자(Electron)와 정공(Hole)을 형성하는 광활성층 (Active layer)이라 불리는 유기물층 (P3HT 혹은 PTB7 고분자 물질)은 태양광을 받아 전자를 내놓는 ‘전자주게물질’ (Donor)과 전자를 받아서 전극으로 전달해주는 ‘전자받게물질’ (Acceptor; PCBM: 탄소나노물질)의 혼합층 (탄소복합구조)으로 이루어져 있다. 하지만, 유기태양전지의 특성상 광활성층의 두께는 제한적이고 광활성층에 사용된 유기물질의 종류에 따라 고유의 특성이 존재하므로 태양광의 전 파장 영역에서 100% 흡수할 수 없다는 단점을 가지고 있다. 화물 나노입자가 했었던 전자수송층 역할을 물론이고, 일정한 광흡수, 광산란, 플라즈모닉 특성 등의 다기능한 역할로 기존보다 20%이상 효율을 증가함과 동시에 안정성도 개선됨을 확인하였다. ※ 밴드갭 : 전자가 존재하는 에너지 레벨과 전자가 존재하지 않는 에너지 레벨의 사이의 차이 개발된 ‘카드뮴 셀레나이드(CdSe) 단일층’은 단순한 용액공정을 통하여 쉽고 빠르게 형성할 수 있고, 이는 광활성층에서 흡수하지 못하고 투과해버리는 태양광을 소량 흡수하여 전자와 정공의 형성에 도움을 주게 되어 태양전지의 광전 변환 효율의 증대를 가져 오게 된다. KIST 손동익 박사는 “단일층 양자점을 이용하여 기존 전자수송층 뿐만 아니라, 다양한 기능성을 통해서 광에너지 전환 효율을 향상시키고, 용액 안정도가 커 유기태양전지의 내구성을 획기적으로 개선시킨다”며, “후속으로 연구 중인 차세대 재료인 그래핀 양자점과의 복합구조를 가진다면 유기태양전지의 상업화에 크게 기여할 것으로 보인다”고 말했다. 이번 연구는 KIST 기관고유연구사업에서 지원되었다. <연구진> <KIST 손동익 박사> <그림설명> <그림 1> ‘Advanced Energy Materials’의 2014년 9월 11일자 온라인판에 개제된 논문의 내용을 담고 있는 개괄적 이미지, 붉은 색의 빛을 내는 카드뮴 셀레나이드(CdSe) 양자점(QD)이 표면 개질 고분자 (PEIE) 위에 단일층으로 형성되어 있음을 나타내는 이미지. 양자점은 태양광을 흡수하여 전자와 정공 형성에 도움을 주어 전지의 광전변환효율의 향상에 도움을 주는 전자수송층 역할을 물론이고, 광흡수, 광산란, 플라즈모닉 특성 등의 다기능한 역할과 소자의 안정성 향상 측면에도 도움을 준다. <그림 2> 양자점 단일층을 이용한 유기태양전지의 구조: (a) 카드뮴 셀레나이드 용액을 투명한 PEIE 고분자 표면에 코팅한 다음, 이 위에 별도의 추가 공정 없이 유기태양전지(OSC, organic solar cell)를 구성하면 태양전지 제작이 가능하다. (b) 카드뮴셀레나이드 양자점이 단일층으로 형성됨을 확인함을 분석 이미지 <그림 3> 양자점 단일층을 이용한 유기태양전지의 특성: (a) 카드뮴 셀레나이드 양자점을 활용한 경우, 전지의 효율이 향상됨을 확인할 수 있다. (b) 양자점 단일층에 의한 안정성 증가 확보

양자점을 이용하여 효율성과 안정성을 개선한 유무기 하이브리드 태양전지 소자개발 - 다기능성 양자점과 탄소복합구조로 된 유기태양전지의 효율 증가 및 안정성 개선 - 전북분원 복합소재기술연구소 유기태양전지 상용화를 위한 후속연구 박차 태양광을 전기 에너지로 바꾸는 태양전지는 화석 에너지의 고갈과 청정 에너지원의 필요성이 부각 되면서 차세대 대체 에너지원으로서 각광 받고 있 다. 현재 태양전지는 실리콘계 태양전지가 주로 생산되고 있으나 복잡한 제작공정 및 높은 재료 가격으로 인하여 경제성 확보에 어려움을 겪고 있다. 이에 반해, 유기태양전지는 기존 실리콘계 태양전지와 달리 가공이 쉽고 재료가 다양하며, 가격 또한 저렴하여 경제성이 높다. 그러나 상대적으로 빛을 전기로 바꾸는 광전 변환 효율이 낮고 오래 사용할 경우 안정성이 떨어져 상용화에 어려움이 있었다. 국내 연구진이 양자점 단일점을 효과적으로 도입하여 유기태양전지의 안정성 및 광전 변환 효율을 획기적으로 개선한 전지를 개발했다. 관련 연구는 연구의 참신성을 인정받아 에너지 재료 분야의 권위지인 Advanced Energy Materials에 게재되었다. 한국과학기술연구원(KIST) 전북분원(분원장 김준경) 복합소재기술연구소 소프트혁신소재연구센터 손동익 박사팀은 제1저자로 참여한 문병준 연구원과 함께 차세대 나노소재재료 중 하나인 양자점 단일층을 이용하여 광전환 효율을 증대시키면서, 소자의 안정성을 강화한 유기 태양전지를 개발했다. 이번 연구 성과는 에너지재료 분야의 권위지인 어드밴스드 에너지 머티리얼즈(Advanced Energy Materials)에 "Enhanced Photovoltaic Performance of Inverted Polymer Solar Cells utilizing Multi-functional Quantum-dots Monolayer"의 제목으로 9월 11일에 온라인판으로 게재되었다. 일반적으로 유기태양전지에서 태양광을 흡수하여 전자(Electron)와 정공(Hole)을 형성하는 광활성층 (Active layer)이라 불리는 유기물층 (P3HT 혹은 PTB7 고분자 물질)은 태양광을 받아 전자를 내놓는 ‘전자주게물질’ (Donor)과 전자를 받아서 전극으로 전달해주는 ‘전자받게물질’ (Acceptor; PCBM: 탄소나노물질)의 혼합층 (탄소복합구조)으로 이루어져 있다. 하지만, 유기태양전지의 특성상 광활성층의 두께는 제한적이고 광활성층에 사용된 유기물질의 종류에 따라 고유의 특성이 존재하므로 태양광의 전 파장 영역에서 100% 흡수할 수 없다는 단점을 가지고 있다. 화물 나노입자가 했었던 전자수송층 역할을 물론이고, 일정한 광흡수, 광산란, 플라즈모닉 특성 등의 다기능한 역할로 기존보다 20%이상 효율을 증가함과 동시에 안정성도 개선됨을 확인하였다. ※ 밴드갭 : 전자가 존재하는 에너지 레벨과 전자가 존재하지 않는 에너지 레벨의 사이의 차이 개발된 ‘카드뮴 셀레나이드(CdSe) 단일층’은 단순한 용액공정을 통하여 쉽고 빠르게 형성할 수 있고, 이는 광활성층에서 흡수하지 못하고 투과해버리는 태양광을 소량 흡수하여 전자와 정공의 형성에 도움을 주게 되어 태양전지의 광전 변환 효율의 증대를 가져 오게 된다. KIST 손동익 박사는 “단일층 양자점을 이용하여 기존 전자수송층 뿐만 아니라, 다양한 기능성을 통해서 광에너지 전환 효율을 향상시키고, 용액 안정도가 커 유기태양전지의 내구성을 획기적으로 개선시킨다”며, “후속으로 연구 중인 차세대 재료인 그래핀 양자점과의 복합구조를 가진다면 유기태양전지의 상업화에 크게 기여할 것으로 보인다”고 말했다. 이번 연구는 KIST 기관고유연구사업에서 지원되었다. <연구진> <KIST 손동익 박사> <그림설명> <그림 1> ‘Advanced Energy Materials’의 2014년 9월 11일자 온라인판에 개제된 논문의 내용을 담고 있는 개괄적 이미지, 붉은 색의 빛을 내는 카드뮴 셀레나이드(CdSe) 양자점(QD)이 표면 개질 고분자 (PEIE) 위에 단일층으로 형성되어 있음을 나타내는 이미지. 양자점은 태양광을 흡수하여 전자와 정공 형성에 도움을 주어 전지의 광전변환효율의 향상에 도움을 주는 전자수송층 역할을 물론이고, 광흡수, 광산란, 플라즈모닉 특성 등의 다기능한 역할과 소자의 안정성 향상 측면에도 도움을 준다. <그림 2> 양자점 단일층을 이용한 유기태양전지의 구조: (a) 카드뮴 셀레나이드 용액을 투명한 PEIE 고분자 표면에 코팅한 다음, 이 위에 별도의 추가 공정 없이 유기태양전지(OSC, organic solar cell)를 구성하면 태양전지 제작이 가능하다. (b) 카드뮴셀레나이드 양자점이 단일층으로 형성됨을 확인함을 분석 이미지 <그림 3> 양자점 단일층을 이용한 유기태양전지의 특성: (a) 카드뮴 셀레나이드 양자점을 활용한 경우, 전지의 효율이 향상됨을 확인할 수 있다. (b) 양자점 단일층에 의한 안정성 증가 확보

양자점을 이용하여 효율성과 안정성을 개선한 유무기 하이브리드 태양전지 소자개발 - 다기능성 양자점과 탄소복합구조로 된 유기태양전지의 효율 증가 및 안정성 개선 - 전북분원 복합소재기술연구소 유기태양전지 상용화를 위한 후속연구 박차 태양광을 전기 에너지로 바꾸는 태양전지는 화석 에너지의 고갈과 청정 에너지원의 필요성이 부각 되면서 차세대 대체 에너지원으로서 각광 받고 있 다. 현재 태양전지는 실리콘계 태양전지가 주로 생산되고 있으나 복잡한 제작공정 및 높은 재료 가격으로 인하여 경제성 확보에 어려움을 겪고 있다. 이에 반해, 유기태양전지는 기존 실리콘계 태양전지와 달리 가공이 쉽고 재료가 다양하며, 가격 또한 저렴하여 경제성이 높다. 그러나 상대적으로 빛을 전기로 바꾸는 광전 변환 효율이 낮고 오래 사용할 경우 안정성이 떨어져 상용화에 어려움이 있었다. 국내 연구진이 양자점 단일점을 효과적으로 도입하여 유기태양전지의 안정성 및 광전 변환 효율을 획기적으로 개선한 전지를 개발했다. 관련 연구는 연구의 참신성을 인정받아 에너지 재료 분야의 권위지인 Advanced Energy Materials에 게재되었다. 한국과학기술연구원(KIST) 전북분원(분원장 김준경) 복합소재기술연구소 소프트혁신소재연구센터 손동익 박사팀은 제1저자로 참여한 문병준 연구원과 함께 차세대 나노소재재료 중 하나인 양자점 단일층을 이용하여 광전환 효율을 증대시키면서, 소자의 안정성을 강화한 유기 태양전지를 개발했다. 이번 연구 성과는 에너지재료 분야의 권위지인 어드밴스드 에너지 머티리얼즈(Advanced Energy Materials)에 "Enhanced Photovoltaic Performance of Inverted Polymer Solar Cells utilizing Multi-functional Quantum-dots Monolayer"의 제목으로 9월 11일에 온라인판으로 게재되었다. 일반적으로 유기태양전지에서 태양광을 흡수하여 전자(Electron)와 정공(Hole)을 형성하는 광활성층 (Active layer)이라 불리는 유기물층 (P3HT 혹은 PTB7 고분자 물질)은 태양광을 받아 전자를 내놓는 ‘전자주게물질’ (Donor)과 전자를 받아서 전극으로 전달해주는 ‘전자받게물질’ (Acceptor; PCBM: 탄소나노물질)의 혼합층 (탄소복합구조)으로 이루어져 있다. 하지만, 유기태양전지의 특성상 광활성층의 두께는 제한적이고 광활성층에 사용된 유기물질의 종류에 따라 고유의 특성이 존재하므로 태양광의 전 파장 영역에서 100% 흡수할 수 없다는 단점을 가지고 있다. 화물 나노입자가 했었던 전자수송층 역할을 물론이고, 일정한 광흡수, 광산란, 플라즈모닉 특성 등의 다기능한 역할로 기존보다 20%이상 효율을 증가함과 동시에 안정성도 개선됨을 확인하였다. ※ 밴드갭 : 전자가 존재하는 에너지 레벨과 전자가 존재하지 않는 에너지 레벨의 사이의 차이 개발된 ‘카드뮴 셀레나이드(CdSe) 단일층’은 단순한 용액공정을 통하여 쉽고 빠르게 형성할 수 있고, 이는 광활성층에서 흡수하지 못하고 투과해버리는 태양광을 소량 흡수하여 전자와 정공의 형성에 도움을 주게 되어 태양전지의 광전 변환 효율의 증대를 가져 오게 된다. KIST 손동익 박사는 “단일층 양자점을 이용하여 기존 전자수송층 뿐만 아니라, 다양한 기능성을 통해서 광에너지 전환 효율을 향상시키고, 용액 안정도가 커 유기태양전지의 내구성을 획기적으로 개선시킨다”며, “후속으로 연구 중인 차세대 재료인 그래핀 양자점과의 복합구조를 가진다면 유기태양전지의 상업화에 크게 기여할 것으로 보인다”고 말했다. 이번 연구는 KIST 기관고유연구사업에서 지원되었다. <연구진> <KIST 손동익 박사> <그림설명> <그림 1> ‘Advanced Energy Materials’의 2014년 9월 11일자 온라인판에 개제된 논문의 내용을 담고 있는 개괄적 이미지, 붉은 색의 빛을 내는 카드뮴 셀레나이드(CdSe) 양자점(QD)이 표면 개질 고분자 (PEIE) 위에 단일층으로 형성되어 있음을 나타내는 이미지. 양자점은 태양광을 흡수하여 전자와 정공 형성에 도움을 주어 전지의 광전변환효율의 향상에 도움을 주는 전자수송층 역할을 물론이고, 광흡수, 광산란, 플라즈모닉 특성 등의 다기능한 역할과 소자의 안정성 향상 측면에도 도움을 준다. <그림 2> 양자점 단일층을 이용한 유기태양전지의 구조: (a) 카드뮴 셀레나이드 용액을 투명한 PEIE 고분자 표면에 코팅한 다음, 이 위에 별도의 추가 공정 없이 유기태양전지(OSC, organic solar cell)를 구성하면 태양전지 제작이 가능하다. (b) 카드뮴셀레나이드 양자점이 단일층으로 형성됨을 확인함을 분석 이미지 <그림 3> 양자점 단일층을 이용한 유기태양전지의 특성: (a) 카드뮴 셀레나이드 양자점을 활용한 경우, 전지의 효율이 향상됨을 확인할 수 있다. (b) 양자점 단일층에 의한 안정성 증가 확보

양자점을 이용하여 효율성과 안정성을 개선한 유무기 하이브리드 태양전지 소자개발 - 다기능성 양자점과 탄소복합구조로 된 유기태양전지의 효율 증가 및 안정성 개선 - 전북분원 복합소재기술연구소 유기태양전지 상용화를 위한 후속연구 박차 태양광을 전기 에너지로 바꾸는 태양전지는 화석 에너지의 고갈과 청정 에너지원의 필요성이 부각 되면서 차세대 대체 에너지원으로서 각광 받고 있 다. 현재 태양전지는 실리콘계 태양전지가 주로 생산되고 있으나 복잡한 제작공정 및 높은 재료 가격으로 인하여 경제성 확보에 어려움을 겪고 있다. 이에 반해, 유기태양전지는 기존 실리콘계 태양전지와 달리 가공이 쉽고 재료가 다양하며, 가격 또한 저렴하여 경제성이 높다. 그러나 상대적으로 빛을 전기로 바꾸는 광전 변환 효율이 낮고 오래 사용할 경우 안정성이 떨어져 상용화에 어려움이 있었다. 국내 연구진이 양자점 단일점을 효과적으로 도입하여 유기태양전지의 안정성 및 광전 변환 효율을 획기적으로 개선한 전지를 개발했다. 관련 연구는 연구의 참신성을 인정받아 에너지 재료 분야의 권위지인 Advanced Energy Materials에 게재되었다. 한국과학기술연구원(KIST) 전북분원(분원장 김준경) 복합소재기술연구소 소프트혁신소재연구센터 손동익 박사팀은 제1저자로 참여한 문병준 연구원과 함께 차세대 나노소재재료 중 하나인 양자점 단일층을 이용하여 광전환 효율을 증대시키면서, 소자의 안정성을 강화한 유기 태양전지를 개발했다. 이번 연구 성과는 에너지재료 분야의 권위지인 어드밴스드 에너지 머티리얼즈(Advanced Energy Materials)에 "Enhanced Photovoltaic Performance of Inverted Polymer Solar Cells utilizing Multi-functional Quantum-dots Monolayer"의 제목으로 9월 11일에 온라인판으로 게재되었다. 일반적으로 유기태양전지에서 태양광을 흡수하여 전자(Electron)와 정공(Hole)을 형성하는 광활성층 (Active layer)이라 불리는 유기물층 (P3HT 혹은 PTB7 고분자 물질)은 태양광을 받아 전자를 내놓는 ‘전자주게물질’ (Donor)과 전자를 받아서 전극으로 전달해주는 ‘전자받게물질’ (Acceptor; PCBM: 탄소나노물질)의 혼합층 (탄소복합구조)으로 이루어져 있다. 하지만, 유기태양전지의 특성상 광활성층의 두께는 제한적이고 광활성층에 사용된 유기물질의 종류에 따라 고유의 특성이 존재하므로 태양광의 전 파장 영역에서 100% 흡수할 수 없다는 단점을 가지고 있다. 화물 나노입자가 했었던 전자수송층 역할을 물론이고, 일정한 광흡수, 광산란, 플라즈모닉 특성 등의 다기능한 역할로 기존보다 20%이상 효율을 증가함과 동시에 안정성도 개선됨을 확인하였다. ※ 밴드갭 : 전자가 존재하는 에너지 레벨과 전자가 존재하지 않는 에너지 레벨의 사이의 차이 개발된 ‘카드뮴 셀레나이드(CdSe) 단일층’은 단순한 용액공정을 통하여 쉽고 빠르게 형성할 수 있고, 이는 광활성층에서 흡수하지 못하고 투과해버리는 태양광을 소량 흡수하여 전자와 정공의 형성에 도움을 주게 되어 태양전지의 광전 변환 효율의 증대를 가져 오게 된다. KIST 손동익 박사는 “단일층 양자점을 이용하여 기존 전자수송층 뿐만 아니라, 다양한 기능성을 통해서 광에너지 전환 효율을 향상시키고, 용액 안정도가 커 유기태양전지의 내구성을 획기적으로 개선시킨다”며, “후속으로 연구 중인 차세대 재료인 그래핀 양자점과의 복합구조를 가진다면 유기태양전지의 상업화에 크게 기여할 것으로 보인다”고 말했다. 이번 연구는 KIST 기관고유연구사업에서 지원되었다. <연구진> <KIST 손동익 박사> <그림설명> <그림 1> ‘Advanced Energy Materials’의 2014년 9월 11일자 온라인판에 개제된 논문의 내용을 담고 있는 개괄적 이미지, 붉은 색의 빛을 내는 카드뮴 셀레나이드(CdSe) 양자점(QD)이 표면 개질 고분자 (PEIE) 위에 단일층으로 형성되어 있음을 나타내는 이미지. 양자점은 태양광을 흡수하여 전자와 정공 형성에 도움을 주어 전지의 광전변환효율의 향상에 도움을 주는 전자수송층 역할을 물론이고, 광흡수, 광산란, 플라즈모닉 특성 등의 다기능한 역할과 소자의 안정성 향상 측면에도 도움을 준다. <그림 2> 양자점 단일층을 이용한 유기태양전지의 구조: (a) 카드뮴 셀레나이드 용액을 투명한 PEIE 고분자 표면에 코팅한 다음, 이 위에 별도의 추가 공정 없이 유기태양전지(OSC, organic solar cell)를 구성하면 태양전지 제작이 가능하다. (b) 카드뮴셀레나이드 양자점이 단일층으로 형성됨을 확인함을 분석 이미지 <그림 3> 양자점 단일층을 이용한 유기태양전지의 특성: (a) 카드뮴 셀레나이드 양자점을 활용한 경우, 전지의 효율이 향상됨을 확인할 수 있다. (b) 양자점 단일층에 의한 안정성 증가 확보

양자점을 이용하여 효율성과 안정성을 개선한 유무기 하이브리드 태양전지 소자개발 - 다기능성 양자점과 탄소복합구조로 된 유기태양전지의 효율 증가 및 안정성 개선 - 전북분원 복합소재기술연구소 유기태양전지 상용화를 위한 후속연구 박차 태양광을 전기 에너지로 바꾸는 태양전지는 화석 에너지의 고갈과 청정 에너지원의 필요성이 부각 되면서 차세대 대체 에너지원으로서 각광 받고 있 다. 현재 태양전지는 실리콘계 태양전지가 주로 생산되고 있으나 복잡한 제작공정 및 높은 재료 가격으로 인하여 경제성 확보에 어려움을 겪고 있다. 이에 반해, 유기태양전지는 기존 실리콘계 태양전지와 달리 가공이 쉽고 재료가 다양하며, 가격 또한 저렴하여 경제성이 높다. 그러나 상대적으로 빛을 전기로 바꾸는 광전 변환 효율이 낮고 오래 사용할 경우 안정성이 떨어져 상용화에 어려움이 있었다. 국내 연구진이 양자점 단일점을 효과적으로 도입하여 유기태양전지의 안정성 및 광전 변환 효율을 획기적으로 개선한 전지를 개발했다. 관련 연구는 연구의 참신성을 인정받아 에너지 재료 분야의 권위지인 Advanced Energy Materials에 게재되었다. 한국과학기술연구원(KIST) 전북분원(분원장 김준경) 복합소재기술연구소 소프트혁신소재연구센터 손동익 박사팀은 제1저자로 참여한 문병준 연구원과 함께 차세대 나노소재재료 중 하나인 양자점 단일층을 이용하여 광전환 효율을 증대시키면서, 소자의 안정성을 강화한 유기 태양전지를 개발했다. 이번 연구 성과는 에너지재료 분야의 권위지인 어드밴스드 에너지 머티리얼즈(Advanced Energy Materials)에 "Enhanced Photovoltaic Performance of Inverted Polymer Solar Cells utilizing Multi-functional Quantum-dots Monolayer"의 제목으로 9월 11일에 온라인판으로 게재되었다. 일반적으로 유기태양전지에서 태양광을 흡수하여 전자(Electron)와 정공(Hole)을 형성하는 광활성층 (Active layer)이라 불리는 유기물층 (P3HT 혹은 PTB7 고분자 물질)은 태양광을 받아 전자를 내놓는 ‘전자주게물질’ (Donor)과 전자를 받아서 전극으로 전달해주는 ‘전자받게물질’ (Acceptor; PCBM: 탄소나노물질)의 혼합층 (탄소복합구조)으로 이루어져 있다. 하지만, 유기태양전지의 특성상 광활성층의 두께는 제한적이고 광활성층에 사용된 유기물질의 종류에 따라 고유의 특성이 존재하므로 태양광의 전 파장 영역에서 100% 흡수할 수 없다는 단점을 가지고 있다. 화물 나노입자가 했었던 전자수송층 역할을 물론이고, 일정한 광흡수, 광산란, 플라즈모닉 특성 등의 다기능한 역할로 기존보다 20%이상 효율을 증가함과 동시에 안정성도 개선됨을 확인하였다. ※ 밴드갭 : 전자가 존재하는 에너지 레벨과 전자가 존재하지 않는 에너지 레벨의 사이의 차이 개발된 ‘카드뮴 셀레나이드(CdSe) 단일층’은 단순한 용액공정을 통하여 쉽고 빠르게 형성할 수 있고, 이는 광활성층에서 흡수하지 못하고 투과해버리는 태양광을 소량 흡수하여 전자와 정공의 형성에 도움을 주게 되어 태양전지의 광전 변환 효율의 증대를 가져 오게 된다. KIST 손동익 박사는 “단일층 양자점을 이용하여 기존 전자수송층 뿐만 아니라, 다양한 기능성을 통해서 광에너지 전환 효율을 향상시키고, 용액 안정도가 커 유기태양전지의 내구성을 획기적으로 개선시킨다”며, “후속으로 연구 중인 차세대 재료인 그래핀 양자점과의 복합구조를 가진다면 유기태양전지의 상업화에 크게 기여할 것으로 보인다”고 말했다. 이번 연구는 KIST 기관고유연구사업에서 지원되었다. <연구진> <KIST 손동익 박사> <그림설명> <그림 1> ‘Advanced Energy Materials’의 2014년 9월 11일자 온라인판에 개제된 논문의 내용을 담고 있는 개괄적 이미지, 붉은 색의 빛을 내는 카드뮴 셀레나이드(CdSe) 양자점(QD)이 표면 개질 고분자 (PEIE) 위에 단일층으로 형성되어 있음을 나타내는 이미지. 양자점은 태양광을 흡수하여 전자와 정공 형성에 도움을 주어 전지의 광전변환효율의 향상에 도움을 주는 전자수송층 역할을 물론이고, 광흡수, 광산란, 플라즈모닉 특성 등의 다기능한 역할과 소자의 안정성 향상 측면에도 도움을 준다. <그림 2> 양자점 단일층을 이용한 유기태양전지의 구조: (a) 카드뮴 셀레나이드 용액을 투명한 PEIE 고분자 표면에 코팅한 다음, 이 위에 별도의 추가 공정 없이 유기태양전지(OSC, organic solar cell)를 구성하면 태양전지 제작이 가능하다. (b) 카드뮴셀레나이드 양자점이 단일층으로 형성됨을 확인함을 분석 이미지 <그림 3> 양자점 단일층을 이용한 유기태양전지의 특성: (a) 카드뮴 셀레나이드 양자점을 활용한 경우, 전지의 효율이 향상됨을 확인할 수 있다. (b) 양자점 단일층에 의한 안정성 증가 확보

양자점을 이용하여 효율성과 안정성을 개선한 유무기 하이브리드 태양전지 소자개발 - 다기능성 양자점과 탄소복합구조로 된 유기태양전지의 효율 증가 및 안정성 개선 - 전북분원 복합소재기술연구소 유기태양전지 상용화를 위한 후속연구 박차 태양광을 전기 에너지로 바꾸는 태양전지는 화석 에너지의 고갈과 청정 에너지원의 필요성이 부각 되면서 차세대 대체 에너지원으로서 각광 받고 있 다. 현재 태양전지는 실리콘계 태양전지가 주로 생산되고 있으나 복잡한 제작공정 및 높은 재료 가격으로 인하여 경제성 확보에 어려움을 겪고 있다. 이에 반해, 유기태양전지는 기존 실리콘계 태양전지와 달리 가공이 쉽고 재료가 다양하며, 가격 또한 저렴하여 경제성이 높다. 그러나 상대적으로 빛을 전기로 바꾸는 광전 변환 효율이 낮고 오래 사용할 경우 안정성이 떨어져 상용화에 어려움이 있었다. 국내 연구진이 양자점 단일점을 효과적으로 도입하여 유기태양전지의 안정성 및 광전 변환 효율을 획기적으로 개선한 전지를 개발했다. 관련 연구는 연구의 참신성을 인정받아 에너지 재료 분야의 권위지인 Advanced Energy Materials에 게재되었다. 한국과학기술연구원(KIST) 전북분원(분원장 김준경) 복합소재기술연구소 소프트혁신소재연구센터 손동익 박사팀은 제1저자로 참여한 문병준 연구원과 함께 차세대 나노소재재료 중 하나인 양자점 단일층을 이용하여 광전환 효율을 증대시키면서, 소자의 안정성을 강화한 유기 태양전지를 개발했다. 이번 연구 성과는 에너지재료 분야의 권위지인 어드밴스드 에너지 머티리얼즈(Advanced Energy Materials)에 "Enhanced Photovoltaic Performance of Inverted Polymer Solar Cells utilizing Multi-functional Quantum-dots Monolayer"의 제목으로 9월 11일에 온라인판으로 게재되었다. 일반적으로 유기태양전지에서 태양광을 흡수하여 전자(Electron)와 정공(Hole)을 형성하는 광활성층 (Active layer)이라 불리는 유기물층 (P3HT 혹은 PTB7 고분자 물질)은 태양광을 받아 전자를 내놓는 ‘전자주게물질’ (Donor)과 전자를 받아서 전극으로 전달해주는 ‘전자받게물질’ (Acceptor; PCBM: 탄소나노물질)의 혼합층 (탄소복합구조)으로 이루어져 있다. 하지만, 유기태양전지의 특성상 광활성층의 두께는 제한적이고 광활성층에 사용된 유기물질의 종류에 따라 고유의 특성이 존재하므로 태양광의 전 파장 영역에서 100% 흡수할 수 없다는 단점을 가지고 있다. 화물 나노입자가 했었던 전자수송층 역할을 물론이고, 일정한 광흡수, 광산란, 플라즈모닉 특성 등의 다기능한 역할로 기존보다 20%이상 효율을 증가함과 동시에 안정성도 개선됨을 확인하였다. ※ 밴드갭 : 전자가 존재하는 에너지 레벨과 전자가 존재하지 않는 에너지 레벨의 사이의 차이 개발된 ‘카드뮴 셀레나이드(CdSe) 단일층’은 단순한 용액공정을 통하여 쉽고 빠르게 형성할 수 있고, 이는 광활성층에서 흡수하지 못하고 투과해버리는 태양광을 소량 흡수하여 전자와 정공의 형성에 도움을 주게 되어 태양전지의 광전 변환 효율의 증대를 가져 오게 된다. KIST 손동익 박사는 “단일층 양자점을 이용하여 기존 전자수송층 뿐만 아니라, 다양한 기능성을 통해서 광에너지 전환 효율을 향상시키고, 용액 안정도가 커 유기태양전지의 내구성을 획기적으로 개선시킨다”며, “후속으로 연구 중인 차세대 재료인 그래핀 양자점과의 복합구조를 가진다면 유기태양전지의 상업화에 크게 기여할 것으로 보인다”고 말했다. 이번 연구는 KIST 기관고유연구사업에서 지원되었다. <연구진> <KIST 손동익 박사> <그림설명> <그림 1> ‘Advanced Energy Materials’의 2014년 9월 11일자 온라인판에 개제된 논문의 내용을 담고 있는 개괄적 이미지, 붉은 색의 빛을 내는 카드뮴 셀레나이드(CdSe) 양자점(QD)이 표면 개질 고분자 (PEIE) 위에 단일층으로 형성되어 있음을 나타내는 이미지. 양자점은 태양광을 흡수하여 전자와 정공 형성에 도움을 주어 전지의 광전변환효율의 향상에 도움을 주는 전자수송층 역할을 물론이고, 광흡수, 광산란, 플라즈모닉 특성 등의 다기능한 역할과 소자의 안정성 향상 측면에도 도움을 준다. <그림 2> 양자점 단일층을 이용한 유기태양전지의 구조: (a) 카드뮴 셀레나이드 용액을 투명한 PEIE 고분자 표면에 코팅한 다음, 이 위에 별도의 추가 공정 없이 유기태양전지(OSC, organic solar cell)를 구성하면 태양전지 제작이 가능하다. (b) 카드뮴셀레나이드 양자점이 단일층으로 형성됨을 확인함을 분석 이미지 <그림 3> 양자점 단일층을 이용한 유기태양전지의 특성: (a) 카드뮴 셀레나이드 양자점을 활용한 경우, 전지의 효율이 향상됨을 확인할 수 있다. (b) 양자점 단일층에 의한 안정성 증가 확보

양자점을 이용하여 효율성과 안정성을 개선한 유무기 하이브리드 태양전지 소자개발 - 다기능성 양자점과 탄소복합구조로 된 유기태양전지의 효율 증가 및 안정성 개선 - 전북분원 복합소재기술연구소 유기태양전지 상용화를 위한 후속연구 박차 태양광을 전기 에너지로 바꾸는 태양전지는 화석 에너지의 고갈과 청정 에너지원의 필요성이 부각 되면서 차세대 대체 에너지원으로서 각광 받고 있 다. 현재 태양전지는 실리콘계 태양전지가 주로 생산되고 있으나 복잡한 제작공정 및 높은 재료 가격으로 인하여 경제성 확보에 어려움을 겪고 있다. 이에 반해, 유기태양전지는 기존 실리콘계 태양전지와 달리 가공이 쉽고 재료가 다양하며, 가격 또한 저렴하여 경제성이 높다. 그러나 상대적으로 빛을 전기로 바꾸는 광전 변환 효율이 낮고 오래 사용할 경우 안정성이 떨어져 상용화에 어려움이 있었다. 국내 연구진이 양자점 단일점을 효과적으로 도입하여 유기태양전지의 안정성 및 광전 변환 효율을 획기적으로 개선한 전지를 개발했다. 관련 연구는 연구의 참신성을 인정받아 에너지 재료 분야의 권위지인 Advanced Energy Materials에 게재되었다. 한국과학기술연구원(KIST) 전북분원(분원장 김준경) 복합소재기술연구소 소프트혁신소재연구센터 손동익 박사팀은 제1저자로 참여한 문병준 연구원과 함께 차세대 나노소재재료 중 하나인 양자점 단일층을 이용하여 광전환 효율을 증대시키면서, 소자의 안정성을 강화한 유기 태양전지를 개발했다. 이번 연구 성과는 에너지재료 분야의 권위지인 어드밴스드 에너지 머티리얼즈(Advanced Energy Materials)에 "Enhanced Photovoltaic Performance of Inverted Polymer Solar Cells utilizing Multi-functional Quantum-dots Monolayer"의 제목으로 9월 11일에 온라인판으로 게재되었다. 일반적으로 유기태양전지에서 태양광을 흡수하여 전자(Electron)와 정공(Hole)을 형성하는 광활성층 (Active layer)이라 불리는 유기물층 (P3HT 혹은 PTB7 고분자 물질)은 태양광을 받아 전자를 내놓는 ‘전자주게물질’ (Donor)과 전자를 받아서 전극으로 전달해주는 ‘전자받게물질’ (Acceptor; PCBM: 탄소나노물질)의 혼합층 (탄소복합구조)으로 이루어져 있다. 하지만, 유기태양전지의 특성상 광활성층의 두께는 제한적이고 광활성층에 사용된 유기물질의 종류에 따라 고유의 특성이 존재하므로 태양광의 전 파장 영역에서 100% 흡수할 수 없다는 단점을 가지고 있다. 화물 나노입자가 했었던 전자수송층 역할을 물론이고, 일정한 광흡수, 광산란, 플라즈모닉 특성 등의 다기능한 역할로 기존보다 20%이상 효율을 증가함과 동시에 안정성도 개선됨을 확인하였다. ※ 밴드갭 : 전자가 존재하는 에너지 레벨과 전자가 존재하지 않는 에너지 레벨의 사이의 차이 개발된 ‘카드뮴 셀레나이드(CdSe) 단일층’은 단순한 용액공정을 통하여 쉽고 빠르게 형성할 수 있고, 이는 광활성층에서 흡수하지 못하고 투과해버리는 태양광을 소량 흡수하여 전자와 정공의 형성에 도움을 주게 되어 태양전지의 광전 변환 효율의 증대를 가져 오게 된다. KIST 손동익 박사는 “단일층 양자점을 이용하여 기존 전자수송층 뿐만 아니라, 다양한 기능성을 통해서 광에너지 전환 효율을 향상시키고, 용액 안정도가 커 유기태양전지의 내구성을 획기적으로 개선시킨다”며, “후속으로 연구 중인 차세대 재료인 그래핀 양자점과의 복합구조를 가진다면 유기태양전지의 상업화에 크게 기여할 것으로 보인다”고 말했다. 이번 연구는 KIST 기관고유연구사업에서 지원되었다. <연구진> <KIST 손동익 박사> <그림설명> <그림 1> ‘Advanced Energy Materials’의 2014년 9월 11일자 온라인판에 개제된 논문의 내용을 담고 있는 개괄적 이미지, 붉은 색의 빛을 내는 카드뮴 셀레나이드(CdSe) 양자점(QD)이 표면 개질 고분자 (PEIE) 위에 단일층으로 형성되어 있음을 나타내는 이미지. 양자점은 태양광을 흡수하여 전자와 정공 형성에 도움을 주어 전지의 광전변환효율의 향상에 도움을 주는 전자수송층 역할을 물론이고, 광흡수, 광산란, 플라즈모닉 특성 등의 다기능한 역할과 소자의 안정성 향상 측면에도 도움을 준다. <그림 2> 양자점 단일층을 이용한 유기태양전지의 구조: (a) 카드뮴 셀레나이드 용액을 투명한 PEIE 고분자 표면에 코팅한 다음, 이 위에 별도의 추가 공정 없이 유기태양전지(OSC, organic solar cell)를 구성하면 태양전지 제작이 가능하다. (b) 카드뮴셀레나이드 양자점이 단일층으로 형성됨을 확인함을 분석 이미지 <그림 3> 양자점 단일층을 이용한 유기태양전지의 특성: (a) 카드뮴 셀레나이드 양자점을 활용한 경우, 전지의 효율이 향상됨을 확인할 수 있다. (b) 양자점 단일층에 의한 안정성 증가 확보

햇빛도 알아서 전기도 알아서, 더 진화된 스마트 윈도우 - 추가 전원·추가 동작 없이 태양빛 유무에 따라 자동 블라인드 기능 발현 - 창호형 태양전지와 일체형 구조로, 투과된 태양광을 전기에너지로도 전환 - 실내 미관 및 보안, 에너지 효율까지, 미래형 창호시스템 가능 블라인드를 내리거나 전원을 연결하고 버튼을 누르는 수고없이 자동으로 밤에는 빛을 차단하고 아침에는 투명해지는 진화된 스마트 윈도우가 개발되었다. 태양빛에 반응해 자동으로 투과도가 변하는 것이다. 뿐만 아니라, 개발된 윈도우는 창호형 태양전지와 연동해 자동으로 전력도 생산할 수 있다. 다양한 기능을 가진 일체형 스마트 윈도우는 건물 창문이나 자동차 유리, 썬루프 등 다양한 곳에 활용할 수 있을 전망이다. 한국과학기술연구원(원장 이병권) 광전융합시스템연구단 고두현 박사는 영국과의 국제 공동연구를 통해 자외선 유무에 따라 자동적으로 가시광선 영역의 빛을 개방·차폐할 수 있는 소재를 개발하고, 이를 창호형 태양전지와 결합한 다기능 태양전지 일체형 스마트 윈도우를 개발했다고 밝혔다. 본 연구는 ‘Optically Switchable Smart Windows with an Integrated Photovoltaics’ 라는 제목으로 재료분야 세계적 권위의 과학전문지 ‘Advanced Energy Materials' 온라인판 10월호에 게재되었다. 연구팀은 분자구조가 나선형(helix, 나사선)인 액정 소재와 아조 벤젠계(Azo Benezene) 화합물을 혼합해 새로운 형태의 액정을 만들었다. 아조 벤젠계 화합물은 빛을 만나면 분자 구조가 변하는 특성이 있어 빛의 유무에 따라 액정의 나선주기를 조절할 수 있다. 이렇게 만들어진 액정에다 위, 아래 각각 2개의 편광판을 부착한 것이 스마트 윈도우다. 빛이 없는 환경에서는 액정의 분자들은 매우 짧은 나선 주기를 가지게 되고 반대의 경우는 나선주기가 길어진다. 짧은 주기의 경우는 위쪽 편광판을 통하여 들어온 빛의 편광상태가 변화되지 않고 아래 편광판에 의하여 차단된다. 그러나 나선 주기가 길어진 경우에는 빛의 편광 상태가 변화되는데 이렇게 들어온 빛은 아래 편광판을 투과해 실내로 들어오는 것이다. 연구팀은 제작된 액정을 창호형 태양전지와 연동하여, 태양전지가 투과되는 빛을 이용하여 전력을 생산할 수 있도록 했다. 개발한 액정 나선의 주기에 따라 투과되는 빛의 파장 영역을 조절 할 수 있는 점을 활용한 것이다. 태양전지는 흔히 가시광선 영역이 사용되는데, 연구팀은 가시광선이 투과되도록 했다. 현재 판매되고 있는 스마트 윈도우 기술은 태양빛을 개방·차폐하는 기능은 있지만 장치를 작동하기 위한 추가의 전원이 필요하거나, 사용자가 장치를 동작시켜야 한다. 개발된 ‘일체형 스마트 윈도우’는 추가적인 외부 전원이나 사용자의 조작없이 자외선에 반응해 스스로 작동해 빌딩이나 차량에 쓰이는 경우 효율성이 높다는 장점이 있고 추가 전력생산도 가능하다. KIST 고두현 박사는 “이번에 개발된 일체형 스마트 윈도우를 창호에 활용하면, 날로 심각해져 가는 전기에너지 부족 문제 해소에 기여할 것으로 보인다”며, “앞으로, 스마트 윈도우 제품의 투명도 조절 및 미관을 고려한 다양한 색으로 제작해 기술 상용화를 위한 응용 연구를 할 계획이다”고 말했다. 본 연구는 미래창조과학부 미래융합파이오니아 사업과 기후변화 대응 기술개발 사업, 그리고 KIST 기관고유사업의 일환으로 추진되었다. <연구자> < 그림 1. KIST에서 개발된 다기능 고효율 스마트 윈도우의 구조도> <그림 2. 자외선에 반응하는 액정창 실물 사진, 밤(좌), 낮(우)> <그림 3. 태양전지와 결합한 스마트 윈도우 실물 사진>