유기태양전지 전하 재활용 메커니즘 규명

경일대 화학공학과 황형진 교수 연구팀
광활성층 미세구조 조절 성공
초고속 순간 흡수 분광법 이용

국내 연구진이 3성분계 유기태양전지 내에서 일어나는 전하 재활용 메커니즘을 세계 최초로 규명해 학계의 주목을 받고 있다.

화학공학과 황형진(35·사진)교수 연구팀은 세종대 나노신소재공학과, 포항공대 화학공학과, 한양대(서울캠퍼스) 물리학과 연구팀과의 공동연구를 통해 유기태양전지에서 전자 주개 역할을 하는 전도성 고분자의 주사슬과 곁가지를 확장해 3원계 유기태양전지 광활성층의 미세구조를 조절하고, 그에 따른 전하 생성 메커니즘을 규명했다.

연구진들은 3원계 유기태양전지의 광활성층을 전자 주개인 전도성 고분자와 플러렌 (fullerene, PC71BM) 그리고 비플러렌(nonfullerene, ITIC) 전자 받개로 구성해 연구를 진행했다.

특히 전도성 고분자의 주사슬과 곁가지 확장으로 인하여 전자 주개 전도성 고분자와 전자 받개 비플러렌(ITIC) 계면에서 일어나는 에너지 손실 경로인 삼중항 엑시톤 형성을 또 다른 전자 받개 물질인 플러렌(PC71BM)이 효과적으로 제어하여 전체 3원계 시스템에서 일어나는 전하 재활용 동역학을 초고속 순간 흡수 분광법(transient absorption spectroscopy)을 이용하여 명확하게 관찰하고 규명하였다.

이번 연구 성과는 전기화학분야 최고학술지인 ‘ACS energy letters’에 게재가 확정되었다. 또한 경일대 화학공학과 황형진 교수는 2021년 한국연구재단 이공분야기초연구사업 기본연구에 선정되어 3년간 약1억3천만 원의 연구비를 지원받고 있다.

남승현기자

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