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| 물 기반 친환경 공정기술로 만들 수 있는 고성능 유기 태양전지 및 유기 트랜지스터를 개발한 김범준 교수·우한영 교수 공동연구는 재료분야 국제학술지 ‘어드밴스드 에너지 머티리얼스(Advanced Energy Materials)’에 12월 5일 게재됐다.(자료제공=카이스트 김범준 교수 연구팀) |
한국연구재단(NRF)은 한국과학기술원 생명화학공학과 김범준 교수와 고려대학교 우한영 교수 연구팀이 공동연구를 통해 물 기반 친환경 공정기술로 만들 수 있는 고성능 유기 태양전지 및 유기 트랜지스터를 개발했다고 26일 밝혔다.
유기 태양전지, 유기 트랜지스터와 같은 유기 전자소자는 유연하고 가벼운 특성, 값싼 인쇄공정 등의 장점을 지니고 있다. 그러나 소재의 소수성으로 인해 주로 클로로포름, 톨루엔 등의 매우 유해한 유기용매를 사용해야 제작할 수 있어 그 유독성으로 인해 실제 상업화 공정에 적용될 수 없었다.
또한 최근 연구된 친수성의 고성능 전도성 소재들도 용해도가 매우 낮아 공정이 어렵거나, 용해되더라도 소자 성능이 현저히 낮은 한계가 있다.
이번 공동연구팀은 이러한 제한점을 해결하기 위해 물과 에탄올로 구성된 혼합용액에 잘 녹는 친수성 고성능 전도성 유기 소재를 개발했다.
이를 기반으로 수용액 공정에서 유기 태양전지와 유기 트랜지스터를 개발했을 때 높은 광전변환 효율과 전하 이동도를 지니고 있었고, 뿐만 아니라 우수한 대기 안정성도 확인했다.
특히 향상된 물-에탄올 공정성을 통해 전 세계 최초로 2%가 넘는 광전변환 효율을 지니는 친환경 유기 태양전지를 제작했다.
김범준 교수는 “이 연구는 지속가능한 인체·환경 친화적인 공정 기술의 개발이라는 측면에서 매우 중요한 일”이라며, “앞으로 유기 전자소자 제작의 패러다임을 바꾸고, 기술의 실제 상용화를 크게 앞당길 것으로 기대한다”고 말했다.
이 연구는 과학기술정보통신부·한국연구재단 나노소재기술개발사업, 글로벌프론티어사업의 지원으로 수행됐고, 재료분야 국제학술지 ‘어드밴스드 에너지 머티리얼스(Advanced Energy Materials)’에 12월 5일 게재됐다.
