태양전지 등에 사용되는 전극 효율, 얼음이 높였다

포스텍 박문정 교수

얼음을 이용해 태양전지나 휴대용 플렉시블(flexible) 디스플레이 등에 사용되는 전극의 효율을 높이는 기술이 개발됐다.

포스텍(포항공대, 총장 김도연) 화학과 박문정 교수·디판카 박사·박사과정 김경욱 씨 팀은 얼음 표면 위에서 8분 만에 큰 면적의 2차원 전도성 고분자를 합성하는 데 성공했다고 최근 세계적인 권위지인 ACS 나노지를 통해 발표했다.

전도성 고분자 가운데 'PEDOT:PSS'란 물질은 태양전지 등에 주로 활용되지만, 면적축소 및 합성시간 단축 등 해결과제가 많아 상용화에 어려움이 컸다.

이에 연구팀은 얼음표면에서 고분자를 합성하는 새로운 발상으로 해결과제에 접근했다.

먼저 고분자를 만드는데 필요한 단량체(단위가 되는 물질) 중에서 수소 결합을 할 수 있는 단량체를 선택했다. 이 단량체를 얼음 표면에 떨어뜨리면, 밑에 있는 얼음과 단량체 사이에 수소 결합이 일어나며 결정성이 향상된다.

결정성이 높아지면 전도도도 높아진다. 기존 고속회전코팅법에 의해 합성된 경우와 비교해도 20배 이상 높은 전도도를 보여 학계에서도 성공적이라고 평가하고 있다.

또 얼음 위에서 합성하기 때문에 치수의 한계를 깨고 넓은 면적에서도 박막합성이 가능하게 됐다.

여기에다 얼음을 녹이는 간단한 방법으로 형판을 제거할 수 있어 공정이 간단해졌다.

박 교수는 "얼음 표면 합성법은 매우 높은 전도도와 투명한 특성을 지니고 있다"며 "해당 기술이 발전한다면 투명 전극이 있어야 하는 다양한 디바이스에 적용 가능할 것으로 보인다"고 말했다.