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#유기태양전지

중국 연구진, 유기 태양전지용 분자 고정 전략 개발

중국과학원 닝보재료기술공정연구소 연구팀이 유기 태양전지의 전극과 정공수송층 계면을 안정화하는 분자 고정(molecular locking) 전략을 개발했다. 진공 증착한 염화인듐(InClx) 중간층이 리간드 교환을 유발해 인듐-산소-인(In-O-P) 배위 네트워크를 형성하고, 자기조립 단분자막(SAM)을 치밀하고 균일하게 고정한다. 소면적 소자는 20.4%의 전력변환효율을 기록했고, 개구면적 15.6cm² 모듈에서는 활성면적 기준 18.8% 효율을 달성했다고 교신저자 류취안 교수는 밝혔다. 소자는 25℃ 연속 운전 조건에서 2,000시간 최대전력점 추적 후 초기 효율의 85% 이상을 유지했다. 연구는 학술지 Joule에 'Chloride-mediated SAM locking via ligand-exchange reaction enables 18.8% active-area efficiency and stable organic solar modules' 논문으로 게재됐으며, 중국국가자연과학기금과 닝보 공익연구계획의 지원을 받았다.

10월 29일

태양광·풍력pv magazine

스페인 ICFO, 광 방출각 제한으로 유기 태양전지 손실 저감

스페인 광자과학연구소(ICFO) 연구팀이 유기 태양전지의 볼츠만 손실을 줄이기 위한 광학 구조를 개발했다고 발표했다. 볼츠만 손실은 태양광이 전지에 들어오는 좁은 입사각과 전지가 광자를 방출하는 넓은 각도 범위의 불일치에서 발생하며, 광자 방출 엔트로피를 높여 소자가 얻을 수 있는 최대 전압과 효율을 낮춘다. 연구팀은 PM6 블렌드 기반 역구조 유기 태양전지를 광학 캐비티에 넣어 넓은 각도의 광자 방출은 억제하고 입사광 흡수는 유지하도록 설계했으며, 전면·후면 은(Ag) 전극과 중간층이 캐비티를 형성한다. 연구 결과는 'Energy & Environmental Science'에 게재됐다. 연구팀은 단일 접합 태양전지의 쇼클리-퀘이서 이론 한계가 33.16%인데, 방출 각도를 입사광 범위에 가깝게 좁히면 원리적으로 효율이 43%에 접근할 수 있다고 설명했다.

10월 9일

태양광·풍력pv magazine

반투명 유기태양전지 12.04% 효율 달성, 2028년 상용화 목표

캐나다 유기태양광(OPV) 기업 Brilliant Matters, 스위스 소재기업 HeiQ, 독일 Forschungszentrum Jülich의 Solar Factory 연구그룹이 최대 12.04% 변환효율의 반투명 유기태양전지를 개발했다. 0.04cm² 시험 셀의 평균 효율은 11.14%, 최대 효율은 12.04%였고, 11개 셀을 직렬 연결해 총 활성면적 7.03cm²로 유리 기판에 전면 인쇄한 모듈은 평균 10.09%, 최대 10.2%를 기록했다. 소자는 Brilliant Matters의 BM10 OPV 플랫폼과 HeiQ의 Xpectra 은나노와이어 전극을 결합한 구조로, Solar Factory가 EU 지원 Emerge 프로젝트의 일환으로 유연 반투명 모듈로 통합하고 롤투롤 공정 적용 가능성을 확인했다. Brilliant Matters의 Varun Vohra 엔지니어링 부문 매니저는 2028년 상업화를 예상하며 제곱미터당 원가가 150달러 미만이 될 것으로 전망했고, 고객 시험 적용이 이미 진행 중이라고 밝혔다. HeiQ의 Oliver Zech은 건물일체형 태양광(BIPV), 건축용 유리, 온실 구조물 등 채광과 발전이 동시에 필요한 용도에 적합하다고 설명했다.

10월 8일

태양광·풍력pv magazine

난징대, 페로브스카이트-유기 탠덤 전지 효율 27.35% 기록

중국 난징대학교 연구진이 근적외선(NIR) 흡수를 강화한 저밴드갭 유기 하부셀을 적용해 페로브스카이트-유기 탠덤 태양전지를 제작했다. 연구진은 광학 밴드갭 1.23eV의 신규 비풀러렌 억셉터 'Zh-F'를 합성해 BTP-eC9, 고분자 도너 PM6와 3원 이종접합을 구성했으며, 이 유기 단일셀은 효율 19.84%, 개방전압 0.853V, 단락전류밀도 29.00mA/cm², 전압손실 0.510V를 나타냈다. 유리·ITO 기판 위에 NiOₓ, Ph-4PACz, 광대역 페로브스카이트 흡수층, C₆₀를 쌓은 상부셀(효율 19.45%)과 결합한 모놀리식 2단자 탠덤 소자는 효율 27.35%, 개방전압 2.16V, 단락전류밀도 15.35mA/cm², 충전율 82.39%를 기록했고, 기존 억셉터 기반 기준 소자는 25.69%였다. 교신저자 Qingdong Zheng은 이 소자의 공인 효율이 26.88%로 해당 구조에서 보고된 가장 높은 검증 효율이라고 밝혔으며, 미봉지 소자가 1-sun 연속 조사 약 744시간 후 초기 성능의 80%를 유지했다고 설명했다. 연구 결과는 학술지 Joule에 게재됐다.

9월 11일