국내 연구진이 용액 공정만으로 고성능 투명전극을 제작하고 이를 태양전지에 적용하는데 성공했다. 이를 활용해 태양전지나 디스플레이 패널, 터치스크린 등의 생산 비용을 크게 낮출 수 있을 것으로 기대된다.

문주호 연세대학교 신소재공학과 교수와 김아름 박사과정(제1저자)은 기존 ITO 투명전극의 단점인 고가의 비용과 고진공 설비로 인한 높은 생산비용을 해결할 수 있는 연구 결과를 발표했다.

투명전극은 광투과도와 저항이 낮은 반도체로 그래핀, 탄소나노튜브, 나노와이어 등을 기반으로 하며 미래의 핵심 기술로 손꼽힌다. 산화주석, 산화인듐, 백금, 금 등의 박막을 유리에 피복한 형태로 태양전지, 터치스크린 등의 핵심 기술이다.

기존 투명전극은 ITO 투명전극이 대부분으로 고가의 인듐을 사용해야 하고 대기 중이 아닌 진공에서만 제작이 가능했다. 따라서 고가의 비용이 단점으로 손꼽혔다.

연구진은 투명전극을 대기 중에서도 제작이 가능하도록 용액공정으로 대체하는데 성공했다. 또 인듐 대신 산화아연 박막과 은 나노와이어의 복합 구조를 제작해 경제성을 높였다.

은 나노와이어 필름은 용액공정이 가능해 체세대 투명전극 물질로 주목 받고 있지만 물리적 마찰이나 열에 약하고 대기 중에 산화되면 전동성이 떨어지는 한계를 가지고 있었다. 연구진은 은 나노와이어를 복합해 이 문제를 해결했다.

문 교수는 "용액공정으로 제작한 투명복합전극은 고가의 인듐을 사용하지 않고 진공공정이 필요 없어 비용 절감 효과를 얻을 수 있어 고성능과 저비용의 두 마리 토끼를 잡는 차세대 투명전극 소재로 유용할 것"이라고 기대했다.

이번 연구는 미래창조과학부(장관 최문기)와 한국연구재단(이사장 정민근)이 추진하는 리더연구자지원사업(창의적연구)의 지원으로 수행됐고, 연구결과는 어드밴스드 펑셔널 머티리얼즈지 2일자에 게재됐다.