[더테크=전수연 기자] 한국재료연구원(이하 재료연)이 광촉매 특성을 가진 4-Amino-TEMPO 유도체를 개발하고 이를 이용해 고성능, 안정성을 띤 섬유형 태양전지와 섬유형 유기발광 다이오드를 제작하는 데 성공했다.

재료연과 나노표면재료연구본부 에너지전자재료연구실 김재호, 송명관 박사 연구팀은 안철진 창원대학교 교수 연구팀과 공동 연구를 진행했다고 14일 밝혔다.

이번에 개발된 4-Amino-TEMPO 유도체는 섬유형 태양전지와 섬유형 유기발광 다이오드의 성능을 동시에 향상할 수 있다는 특징을 가진다.

기존 소재는 합성 공정, 대량 생산이 어렵고 소재를 이용한 소자의 재현성이 좋지 않다는 단점이 있었다. 이에 연구팀이 개발한 4-Amino-TEMPO 유도체는 합성 공정이 간단하고 대량 합성이 가능할 뿐 아니라 해당 소재를 이용해 섬유형 태양전지, 섬유형 유기발광 다이오드를 제작해 두 전자소자의 성능을 20% 이상 향상할 수 있다.

연구팀은 섬유형 태양전지의 효율 상승을 위해 광촉매 특성을 갖는 소재를 설계하고 이를 합성했다. 합성된 소재는 공기와 수분에 안정돼 고성능의 섬유형 태양전지와 섬유형 유기발광 다이오드 제작이 가능하다. 또 세탁 특성, 기계 충격 등에도 우수한 특성이 있다고 확인됐다.

4-Amino-TEMPO 유도체는 리튬배터리에서의 고체전해질, 촉매제·태양전지, 유기발광 다이오드 등 다양한 전자소자 분야에서 활용될 수 있다. 특히 매우 간단한 공정만으로 대량 생산이 가능하고 가격이 저렴하다는 게 기술의 차별성이다.

또한 한 가지 기능만이 아닌 다기능성을 부여할 수 있어 다양한 전자소자 분야에 활용될 수 있다. 4-Amino-TEMPO 유도체는 100g 당 1백만원 미만의 낮은 가격으로 대량 생산이 가능하다. 이를 통해 국산화·대량화를 앞당길 경우 전자소자 기업에서의 파격적인 경제 효과를 기대할 수 있다.

한편 이번 연구 결과는 머터리얼즈투데이 에너지에 4월 22자로 게재된 바 있다. 또한 현재 연구팀은 수년 내 양산화를 목표로 4-Amino-TEMPO 유도체를 유기 태양전지, 페로브스카이트 태양전지, 유기발광 다이오트 등에 활용할 수 있는 후속 연구를 지속 진행하고 있다.