[대학저널 이원지 기자]국내 연구진이 전도성 고분자를 활용해 투명 전극을 최적화하고 이를 통한 유연 태양전지 제작에 성공했다.
중앙대학교(총장 김창수) 융합공학부 왕동환 교수(교신저자)와 대학원 융합공학과 장웅식 씨(제1저자)가 발표한 논문 '전도성 고분자(Conducting Polymer)의 전도도 및 형태 특성 동시 조절을 통한 유연 전자소자 제작(Counterbalancing of Morphology and Conductivity for Poly(3,4-ethylenedioxythiophene) Polystyrene Sulfonate based Flexible Devices)'이 나노 소재 분야 세계적 학술지 '나노스케일 (Nanoscale)'<*IF=7.76> 최신호의 표지 논문(Inside Front Cover)으로 선정됐다.
우수한 전도도 및 투과도로 현재 투명 전극 분야에서 가장 큰 점유율을 차지하고 있는 ITO(Indium Tin Oxide) 전극은 유연성을 비롯한 기계적 물성이 낮고 두께에 따라 투명도가 변한다는 단점이 있다. 이 때문에 기존 금속 산화물 전극을 대체할 투명 전극 소재 연구가 학계의 주목을 받고 있으며 대체 전극 물질로 등장한 전도성 고분자를 이용한 전극 기술이 활발히 연구되고 있다.
전도성 고분자 전극은 쉬운 제작 방식과 뛰어난 인장 강도로 인해 저렴한 용액공정 기반으로도 우수한 작동 안정성을 보이지만, 기존 전도성 고분자를 이용한 투명 전극은 다른 물질에 비해 전도성과 변환 효율이 낮아 실용화가 어려웠다.
왕 교수 연구팀은 유망한 전도성 고분자 전극 재료로 꼽히고 있는 PEDOT:PSS (poly(3,4-ethylenedioxythiophene) polystyrene sulfonate) 소재를 바탕으로 첨가제와 계면활성제를 도입해 전도성 및 내부 형태 특성을 동시에 최적화하는 연구를 수행했다. 전도성 고분자 내부에서 계면활성제의 역할을 규명, 이를 적용한 유연 태양전지의 전기적 성능을 최적화했으며 굽힘 시험을 통해 유연 특성을 확인했다.
연구팀은 "“이번 연구는 기존 전도성 고분자 연구와 달리 전도성과 내부 형태 특성을 동시에 최적화한 전도성 고분자 전극이 태양전지 구동에 미치는 효과를 증명함으로써 기존 투명 전극을 대체하고 차세대 유연 전극 기술을 제시하는 계기가 됐다"며, "앞으로 신규 투명 전극 소재를 기반으로 고성능 유연 태양전지를 개발하기 위한 연구를 계속 진행할 계획"이라고 밝혔다.
한편 이번 연구는 미래창조과학부 한국연구재단 지원 사업으로 진행됐다.
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