이재원 교수, ‘Nature’ 논문 게재

유기태양전지 에너지 손실 원인을 규명하고 광전환 효율 향상에 대한 새로운 연구기대공대 응용화학공학과 이재원 교수 공동연구팀이 유기태양전지의 높은 에너지 손실 원인을 규명하고 광활성층 고분자와 저분자 간 전자적 상호작용 제어를 통해 에너지 손실 저감 및 광전환 효율 향상을 유도할 수 있다고 밝혔다.응용화학공학과 이재원 교수와 영국 케임브리지대 리처드 H. Friend 연구팀의 공동연구로 진행된 이번 연구결과는 국제 저명 학술지인 ‘네이처(Nature, IF:49.962)’에 게재됐다.(논문 제목 : Therole of charge recombination to triplet excitons in organic Solar cells) 고분자를 포함하는 유기계 반도체는 가볍고 특성 제어가 용이한 장점으로 차세대 에너지 소자, 플렉시블 IoT 전자기기 등 다양한 소자에 적용할 수 있지만 다양한 소자에 적용할 수 있지만 유기태양전지 제조시 발생하는 높은 전하 재결합과 에너지 손실 원인에 대한 규명과 이를 저감할 수 있는 기술 개발이 필요하다.이에 공동연구팀은 유기태양전지의 광활성층 재료로서 다수의 유기계 고분자와 비플러렌(nonfullerene) 저분자 반도체를 합성하여 혼합하여 제조한 태양전지 성능을 분석한 결과 태양전지 구동시 스핀-삼중항 전하-이동 여기자에서 분자삼중항 여기자로의 역전하 전달 속도가 크게 감소할 수 있어 스핀-삼중항 전하-전달 여기자의 재해리를 가능하게 함을 입증했다. 이를 통해 기존 유기태양전지에서 주로 발생하는 비방사성 전하 재결합이 비플러렌 유기태양전지에서 급격히 감소할 수 있는 가능성을 발견하고 유기태양전지용 고성능 신규 물질 개발과 소자 설계 방안을 제시했다. 이재원 교수는 “이번 연구결과로 전하 재결합에 대한 스핀제어가 여기자 반도체의 보다 넓은 분야에 관심을 가질 것으로 예상된다”며 “이러한 원천기술을 활용해 유기반도체 기반 반투명 태양전지, 적외선 광검출기, 실내 저조도 에너지 하베스터 등 다양한 응용연구를 진행 중”이라고 말했다. https://plus.cnu.ac.kr/_prog/_board/?mode=V&no=2482438&code=sub07_0703&site_dvs_kr&menu_dvs_cd=0703&skey=&skey=