건국대 연구팀, 일반 환경서 유기태양전지 효율 19% 세계 최초 달성… 상용화 기대 높여

노형석 기자

작성일 2026-06-20 08:24

건국대학교 문두경 연구특임교수(화공생명에너지공학부) 연구팀이 일반 대기 환경에서 제작한 유기태양전지의 광전변환효율을 세계 최초로 19%까지 끌어올리는 데 성공했다고 19일 밝혔다. 이번 연구 성과는 에너지·연료 분야의 세계적 학술지 ‘어드밴스드 에너지 머터리얼즈(Advanced Energy Materials)’ 최신호의 전면 표지논문으로 선정됐다.

유기태양전지는 가볍고 유연해 건물 벽면, 차량, 의류 등 다양한 분야에 적용 가능성이 높은 차세대 태양전지로 주목받고 있다. 하지만 기존 연구에서 보고된 높은 효율은 대부분 먼지와 수분, 산소 유입이 엄격히 통제된 클린룸이나 글러브박스 환경에서만 가능했으며, 일반 산업 현장에서는 효율이 크게 떨어져 상용화의 걸림돌로 지적되어 왔다.

연구팀은 이러한 한계를 극복하기 위해 기존 고효율 소재를 기반으로 구조를 단순화한 신규 광활성층 소재 ‘M-Y6 시리즈’를 개발했다. 이 소재는 제조 비용을 낮추고 생산성을 높였으며, 주변 환경 변화에 대한 민감도를 크게 낮춰 습도 65%의 고습 환경에서도 19%에 육박하는 높은 효율을 안정적으로 구현했다. 연구팀은 별도의 특수 장비 없이 상부 전극을 제외한 모든 공정을 일반 대기 환경에서 수행하며 세계 최고 수준의 성능을 달성했다.

이번 연구는 연구실 수준을 넘어 산업 현장 적용 가능성을 보여줬다는 점에서 의미가 크다. 개발된 기술은 필름 형태의 태양전지를 연속 생산하는 롤투롤(Roll-to-Roll) 공정에 적용 가능해 대량 생산 체계 구축에 유리하며, 핵심 소재 기술의 국산화 가능성을 제시하며 국내 차세대 태양전지 산업 경쟁력 강화에도 기여할 것으로 기대된다.

문두경 교수는 “이번 연구는 태양전지 핵심 소재 기술의 국산화와 독자 기술 확보 측면에서 의미 있는 성과”라며 “고가의 진공 장비와 클린룸 의존도를 크게 낮출 수 있게 됐다”고 말했다. 이어 “향후 휴대용 전자기기 충전기, 차량 및 건물 일체형 태양전지 등 다양한 차세대 산업 분야에 적용되어 유기태양전지 상용화를 앞당길 것으로 기대한다”고 덧붙였다.

이번 연구는 과학기술산업화진흥원과 한국에너지기술평가원의 지원을 받아 수행되었으며, 건국대학교 전성재 박사가 제1저자로 연구를 주도했다. 또한 대구경북과학기술원(DGIST)과 울산과학기술원(UNIST) 연구진도 공동 연구에 참여했다.