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KIST, PEDOT:PSS 대체가능한 고분자 복합소재 개발
백경열 박사팀이 개발한 고분자 복합소재, 이 소재는 용액공정이 가능하다. 

한국과학기술연구원(KIST, 원장 이병권)은 백경열 물질구조제어연구센터 박사팀이 유기태양전지의 핵심 구성요소인 고분자 복합소재를 개발했다고 10일 밝혔다.

이번에 개발한 고분자 복합소재는 기존에 널리 사용되던 전도성 고분자 'PEDOT:PSS'를 대체할 수 있다.

'PEDOT:PSS'는 강한 산성수용액으로 인한 전극 분해현상, 제한된 용매사용, 낮은 전도성으로 인해 효율저하 및 짧은 수명 등 한계점이 존재했다.

백경열 박사팀은 이를 극복하기 위해 전도성을 가지는 블록공중합체와 카본소재를 복합화한 소재를 개발했다. 이 소재는 산성이 아닌 중성상태에서 다양한 용매에 대한 용해도를 가지고 있어 용액기반 공정에 다양한 접근이 가능하다. 또, 기존의 산성수용액에 의한 전극의 부식 현상을 극복함으로써 실제 태양전지가 구동되는 외부환경에서도 장시간 고효율을 유지할 수 있는 안정성을 지녔다.

이 소재는 용액공정 이후에 간단한 열처리 공정을 통해 전도성고분자의 도핑 현상을 유도할 수 있다. 기존 정공수송층 소재와 유사한 일함수(5.1 eV)를 가지면서 기존 대비 5배 향상된 전기전도도를 가진다.

백경열 박사는 “이번 연구를 통해 개발된 복합소재는 유기 태양전지 내의 정공수송층의 문제를 보완하면서 에너지변환 효율을 높일 수 있을 것으로 전망한다”라며 “향후 유기태양전지 뿐만 아니라 다양한 유기광전자소자에도 널리 활용 가능한 소재가 될 것"이라고 밝혔다.

이 연구는 산업통상자원부(장관 성윤모) 지원으로 소재부품기술개발사업과 KIST의 기관고유사업으로 진행됐다.

이 연구결과는 국내특허(10-1681186)와 미국특허(9260572)를 획득했다.

연구성과는 재료과학 및 복합체 분야의 국제 학술지인 컴포짓 사이언스 앤드 테크놀로지(Composites Science and Technology)에 게재됐다.

■논문 제목

Potentially self-dopable poly(3-hexylthiophene) block copolymers/carbon nanotube nanocomposites for enhanced processibility and electrical properties

■공동 저자

조계용ㆍ김현지 박사, 백경열 책임연구원

최민철 기자  snews@s-news.kr

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