전북대 강재욱 교수(유연인쇄전자전문대학원)가 비용은 저렴하면서 효율이 높은 유기태양전지 제작기술을 개발, 국제 학계가 주목하고 있다. 

  강 교수는 재료연구소 송명관·김동호 박사팀과 LG디스플레이 박종현 박사팀과 함께 고효율 및 고유연 나노와이어 기반 유기태양전지를 개발했다고 23일 밝혔다.

 

  이 연구 결과는 재료분야에서 세계적으로 저명한 저널인 『어드밴스트 평셔널 머터리얼스(Advanced Functional Materials)』 최신호에 「Highly Efficient and Bendable Organic Solar Cells with Solution-Processed Silver Nanowire Electrodes」라는 논문으로 표지에 게재됐다.

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  그동안의 유기태양전지는 투명전극 재료인 인듐주석산화물(indium tin oxide, ITO)을 사용해 왔으나 재료 가격이 고가인 데다 유연하지 못하고 충분한 전도성을 가지지 못하는 단점이 있어 저가로 생산하기에는 매우 어려웠다.

 

  강 교수팀은 이러한 제한적 요소를 해소하고자 투명전극 재료에 대한 활발한 연구 끝에 ‘은나노와이어’를 유기태양전지의 주재료로 삼았다. 은나노와이어는 용액 공정으로 쉽게 코팅할 수 있고 매우 우수한 전기적·기계적 특성을 갖는 반면 와이어와 와이어간의 빈 공간 때문에 원활한 전하를 수집하지 못하는 기술적 어려움도 동시에 지니고 있었다.

 

  강 교수팀은 이 같은 한계점들을 해결하기 위해 은나노와이어의 와이어와 와이어간 빈 공간에 전도성 폴리머 층을 도입해 전하를 원활하게 수집하지 못했던 은나노와이어의 단점을 극복해냈다.

 

  실제 실험에서 기존 은나노와이어 기반 유기태양전지가 낮은 효율을 보였지만 강 교수팀이 개발한 방법에 의해서는 2배가량의 높은 효율을 보였다. 그동안 실험을 통해 은나노와이어 기반 유기태양전지가 고효율화된 사례는 이번이 처음이어서 더욱 주목을 받는 대목이다.

 

  특히 이 기술을 통해 저가의 유기태양전지를 제작할 수 있을 뿐만 아니라 스마트폰 등에 탑재되는 터치 패널에도 적용될 수 있는 원천기술로 평가되고 있다.

 

  강재욱 교수는 “태양전지 및 차세대 디스플레이의 핵심 투명전극 재료인 인듐 주석 산화물을 대체하기 위해서는 새로운 소재발굴이나 소자 집적화 기술 개발이 필요하다”며 “이 기술은 유기태양전지 뿐만 아니라 다양한 플렉시블 디스플레이 및 유기발광다이오드(OLED), 트랜지스터 등 다양한 전자기기에 적용이 가능하며 특히 인쇄공정을 통하여 초저가의 전자기기 개발이 가능할 것으로 기대된다”고 연구의의를 밝혔다.

 

자료:전북대학교

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