헬리아텍, 12% 셀 효율 달성하며 유기 태양광 기술 리더 입증

기존 10.7%보다 향상된 12%로 OPV 세계 최고 효율 달성

김 미 선 기자

유기 태양광 필름의 리더인 헬리아텍(Heliatek GmbH)은 자사의 유기 태양광 셀이 12.0%이라는 기록적인 셀 효율을 달성했다고 최근 발표했다.

독일 울름대학(University of Ulm)과 TU 드레스덴(TU Dresden) 등과 협력해 달성한 이 세계기록은 공인검사시설인 SGS에 의해 측정됐다. SGS에서 실시된 측정검사는 기존 태양광 기술과 비교했을 때 유기 광발전(POV)의 뛰어난 저광 및 고온성능을 확인시켰다.

12.0% 기록을 달성한 셀은 1.1㎠의 표준형 크기로, 특허받은 2개의 서로 다른 흡수 소재를 결합한 것이며, 이 소재는 다른 파장의 빛을 변환시킨다. 2개의 서로 다른 흡수 소재를 사용함으로써 광자를 더 강력하게 흡수할 수 있고 더 높은 광전압을 통해 에너지 효율을 향상시킨다. 고온과 저광 조건에서 나타나는 OPV의 독특한 행동 덕분에, 이 12% 효율은 결정 실리콘 및 박막 PV같은 기존 태양광 기술의 14~15% 효율과 비교할 만하다.

기존 기술이 온도 상승과 태양광 발광 감소로 셀 효율을 대폭 손상시키는 반면, 유기 셀은 이런 조건하에서 효율을 높임으로써 실제 환경에서 더 높은 에너지를 확보할 수 있다.

헬리아텍의 티바우드 리 세귈론(Thibaud Le Seguillon) 최고경영자는 “우리는 이 획기적인 업적으로 OPV 업계를 계속 선도하게 돼 기쁘다”며, “헬리아텍의 지속적인 발전은 2015년까지 15% 효율 달성으로 이어질 것이며, 롤투롤(Roll-to-Roll) 생산라인에 그 기록적인 효율을 전달할 것”이라고 설명했다. 또한 그는 “헬리아텍은 태양광 패널이 아니라 태양광 필름을 생산한다. 우리 고객들은 건설 및 건축소재, 자동차 업계를 비롯해 명암 및 도로 도장같은 조명 구조업계로서 태양광 필름을 제품 기능 증진을 위한 에너지 부품으로 사용한다”고 덧붙였다.

헬리아텍의 마틴 파이퍼(Dr. Martin Pfeiffer) 공동창업자 겸 최고기술책임자도 “유례없는 12% OPV 효율 달성은 헬리아텍의 선택이 프린트된 폴리머가 아니라, 진공 용착 올리고머(Vacuum Deposited Oligomers)임을 분명하게 보여주는 것”이라며, “이 기술은 지난 10년간 OLED 디스플레이에 성공적으로 사용돼 왔다. 진공 용착은 지극히 얇지만 5㎚ 이하 단일층을 만들 수 있다. 이는 머리카락 굵기의 1만분의 1 또는 인체 DNA 가닥의 2배 크기다. 이 잘 제어된 초박막 필름 공정으로 더 넓은 스펙트럼의 빛을 흡수하기 위해 각각의 층위에 수많은 층을 쌓을 수 있다”고 설명했다.

새롭게 달성한 OPV 세계 효율 기록은 기존의 10.7%보다 향상된 것으로, 그 전 기록도 겨우 9개월 전에 헬리아텍이 달성한 것이다. 세계 최고 기록인 이번 셀 효율을 달성하기 위해 헬리아텍은 사내 R&D 노하우를 자본으로 OPV 분야의 선도대학들과 협력했다. 2개 흡수 소재들 중 한 가지는 울름대학의 유기화학연구원 II에서 개발, 합성했고, 다른 하나는 헬리아텍의 공동창업자인 피터 바우얼레교수(Prof. Peter Bauerle)가 이끄는 어드밴스드 머티리얼즈(Advanced Materials)에서 개발했다. 또 칼 레오교수(Prof. Karl Leo, 헬리아텍 공동창업자)는 물론, TU 드레스덴(TU Dresden)의 IAPP(Institut fur Angewandte Photophysik)에서 근무하는 모리츠 리데 박사(Dr. Moritz Riede)도 협력했다. 또한, 이번 세계 기록은 독일 교육연구부, EU FP7 프로그램, 독일연구재단 등의 상당한 R&D 지원이 있었기에 가능했다.

한편, 소분자(올리고머)를 기반으로 한 헬리아텍의 OPV 기술은 현재 상용 생산으로 이어지고 있다. 첫 제품 라인이 2012년 봄에 출시됐으며, 헬리아텍 태양광 필름은 이미 제품 개발을 위해 업계 협력업체들에 전달되고 있다. 에너지 효율 부품으로 헬리아텍의 태양광 필름을 통합한 첫 협력 애플리케이션의 상용화가 2013년 말로 예정돼 있다. 이와 동시에 헬리아텍은 새로운 롤-투-롤 대량생산 라인을 규모의 경제로 만들기 위해 기존 및 신규 투자자들로부터 6,000만유로의 자금 조성을 실시했다.

SOLAR TODAY 김 미 선 기자 (st@infothe.com)

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