무질서한 ‘은 나노와이어'를 원하는 방향으로 정렬시켜 고성능 투명전극을 만드는 획기적인 기술이 개발됐다.
UNIST(울산과학기술원)은 에너지 및 화학공학부의 고현협·김진영 교수팀이 은 나노와이어를 원하는 기판에 원하는 방향으로 정렬시키는 인쇄기술을 개발해 태양전지나 유기발광다이오드(OLED) 성능을 획기적으로 향상시킬 수 있는 길이 열렸다고 8일 밝혔다.
은 나노와이어는 유연하면서 전도성이 뛰어나 차세대 투명전극 물질로 주목받고 있다. 그러나 기존 은 나노와이어는 표면이 거칠고 나노와이어끼리 접촉저항이 크며 햇살에 반사돼 뿌옇게 보이는 ‘헤이즈' 현상이 나타나는 한계가 있어 적극적인 활용이 어려웠다.
고현협·김진영 교수 연구팀은 은나노와이어 투명전극의 한계를 극복하기 위해 기존 공정에 나노기술을 접목, 실리콘 고무 위에 수백 나노미터(㎚)의 나노패턴을 만들고 이를 인쇄 장치에 부착해 은 나노와이어를 정렬시키는 방법으로 문제를 해결했다.
은 나노와이어가 실리콘 고무 패턴 안을 통과하면서 정렬되고 서로 불필요하게 엮이지 않으면서 표면이 매끄러워지고 투명도가 높아지는 효과를 얻게 된 것이다.
고현협 교수는 “정렬된 은 나노와이어 네트워크를 이용한 투명전극은 전기가 흐르는 연결 구조를 쉽게 조절할 수 있어 성능 좋은 투명전극을 만들기 유리하다”며 “이 전극은 기존에 비해 균일하고 매끄러운 표면을 가지기 때문에 고효율 유기태양전지나 OLED 소자 제작이 가능하다”라고 말했다.
김진영 교수는 “정렬된 은 나노와이어를 이용한 고성능 투명전극은 유기태양전지나 OLED 디스플레이와 같은 플렉서블 광전자소자의 성능을 획기적으로 향상시킬 기술”이라며 “대면적 인쇄 기반으로 나노와이어를 정렬하는 기술은 다양한 나노와이어에 적용이 가능해 스마트 센서나 웨어러블 기기에도 충분히 활용할 수 있을 것”이라고 평가했다.
이번 연구는 미래창조과학부 글로벌프론티어사업과 산업통상자원부 한국에너지기술평가원의 지원으로 수행됐으며, 나노 분야 권위지인 ‘나노 레터스(Nano Letters)' 최신호 온라인 속보로 발표됐다.