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[대전=뉴스프리존] 이기종 기자= 한국연구재단(NRF)은 포항공과대학교 화학공학과 박태호 교수팀이 소자 내부의 열을 효과적으로 방출할 수 있는 산화알루미늄·전도성 고분자 복합소재를 이용해 냉각시스템을 개발했다고 16일 밝혔다.
소자의 대면적화와 유연화 등이 요구됨에 따라 유기발광다이오드, 유기트랜지스터, 유기태양전지 등을 비롯한 유기물을 기반으로 하는 차세대 전자소자들이 많은 관심을 받았다.
현재 유기 전자소자들은 엄청난 성능발전을 이루었지만 상용화에 필수적인 장기 안정성에 관한 연구는 미비한 실정이다.
특히, 전자소자 구동 중 발생하는 발열 문제는 가장 큰 걸림돌로 작용한다.
유기물 소재는 낮은 열전도도를 가지는 물리적 한계 때문에 소자 내부의 열을 효과적으로 방출할 수 없고 축적된 열로 인해 소재가 쉽게 변형돼 성능저하가 발생하며 소자의 수명이 단축된다.
이번 연구팀은 이러한 제한점을 해결하기 위해 열을 잘 전도할 수 있는 산화알루미늄 나노입자로 열이 빠져나갈 수 있는 구조체를 만들고 전도성 고분자를 침투시켜 산화알루미늄의 절연성이 전하이동을 방해하지 않도록 설계했다.
연구결과에 의하면 설계된 방열 복합소재를 페로브스카이트 태양전지에 적용할 경우 고온·고습 환경에서 소자의 성능이 3배 이상 향상됐다.
페로브스카이트 태양전지는 페로브스카이트(ABX3) 소재를 광활성층으로 사용하는 태양전지로 우수한 광전기적 특성으로 인해 차세대 태양전지로 주목받고 있다.
최근 이 페로브스카이트 태양전지와 관련해 한국화학연구원은 핀란드 기술연구센터 등과 함께 대량 생산할 수 있는 공정을 개발하고 있다.
이 연구는 과학기술정보통신부와 한국연구재단이 추진하는 중견연구사업 및 글로벌프론티어사업 등의 지원으로 수행됐고 에너지 분야 국제학술지 에너지 앤 인바이런멘탈 사이언스(Energy & Environmental Science)에 10월 27일 게재됐다.
