관련 통계자료 다운로드 기판 위의 나노 막대를 고분해능 투과 전자현미경을 이용해 촬영한 모습.
초고밀도 나노 막대를 이용해 고분자 태양전지의 효율을 극대화할 수 있는 기술이 개발됐다.
포스텍 블록공중합체자기조립단 김진곤 교수(화학공학과)와 이정인 박사과정 연구팀은 투명전극(ITO·Indium Tin Oxide) 기판 위에 수직으로 정렬된 전도성 고분자 나노 막대를 초고밀도로 배열하는 데 성공했다고 24일 밝혔다.
박수문 포스텍 교수(화학공학과)와 한국과학기술연구원 유재웅 박사, 미국 매사추세츠대와의 공동연구를 통해 이뤄낸 이 기술은 최근 나노기술 분야의 세계적인 권위지인 ‘나노레터스’ 온라인판 최신호에 소개됐다.
전도성 고분자는 가볍고 가공이 쉬우면서도 전기가 통하는 물질로, 최근에는 이 전도성 고분자 나노 막대를 수직으로 세워 ITO 기판 위에 초고밀도로 정렬시키는 것이 학계의 주된 관심사였다. 그러나 전도성 고분자 나노 막대를 세우기 위해 주로 ‘나노 틀(Nano template)’을 사용하는데 수직으로 세우는데 어려움이 많다.
김 교수팀은 ‘폴리스틸렌-플로메틸에타아크릴레이트(PS-PMMA)’ 블록 공중합체 나노 틀을 이용했다. 이 틀을 사용해 만든 전도성 고분자 나노 막대는 나노 틀을 제거한 뒤에도 ITO 기판 위에서 수직 상태를 유지한다는 것을 실험을 통해 밝혔다.
특히 수직상태의 나노 막대는 초고밀도로 배열돼 고분자 태양전지 분야에서 주로 연구돼 온 필름 상태의 구조보다 전도도가 3.6배 높기 때문에 더욱 높은 효율을 가질 것으로 기대된다.
김진곤 교수는 “필름상태의 전도성 고분자는 고분자 사슬이 특정한 배열 없이 섞여있는 상태지만 나노 막대 상태로 정렬되어 있는 전도성 고분자는 사슬이 일정하게 배열돼 전자나 전공이동이 쉽다”고 설명했다.
학계는 이 기술이 실리콘 태양전지보다 생산 가격이 저렴하고 휴대성이 편리한 고분자 태양전지의 효율을 높이는 기술과 유기소자, 센서 등 다양한 분야에 활용이 가능할 것으로 전망했다.
이 연구는 교육과학기술부와 한국과학재단의 창의적 연구진흥사업의 지원을 통해 이뤄졌다.
포항=정재훈기자 jhoon@