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광전 응용을 위한 고분자-ITO 나노복합체 주형

전문가 제언: ○ 평판 디스플레이, OLED, 태양전지 그리고 터치스크린 등에서 투명 전도성 산화물(TCO)이 광전극 기판 위의 코팅재료로 널리 사용되고 있다. TCO에는 여러 재료가 있으나 현재 ITO(인듐 주석 산화물)가 널리 사용되고 있다. 인듐(In)의 고가, 독성 그리고 이 전지의 여러 설계에서 인듐의 상대전극까지의 확산이 밝혀져 ITO의 대체연구가 활발하다.

○ 그중 2005년 삼성전자. 삼성 SDI 그리고 성균관대의 공동연구가 PEDOT에 산 처리한 극소량의 여러 탄소나노튜브 혼합물을 도입한 나노복합체 기반의 TCO 막을 보고하였다. 이는 유리나 PET 필름에 코팅되어 투과도 약 85%와 시트저항 247Ω/□을 보였다. 2006년 Carotenuto 등은 polyvinylpyrrolidone(PVP)와 60wt% ITO 나노복합체의 양호한 전도도, 가시광 투명도 및 경도 향상 등을 보고하였다. 구입 ITO 나노입자 응집체를 에탄올 속에서 고속전단으로 PVP와 함께 분산시킨 콜로이드 현탁액은 PET 필름 상에 주조 코팅하였다.

○ 2006년 미국 Eikos사는 구입한 단일벽 탄소나노튜브(SWNT)에서 금속성분 분리 이용 기술을 특화하여 ITO 대체용으로 유연성 기판에 용액 코팅하는 기술을 발표하였다. 평판디스플레이에 적용도 계획하고 있다. 고분자와의 복합체가 아니며 투명도 90%와 시트저항 100Ω/□의 이 기술은 태양전지 응용을 목표로 미국 에너지부/NREL과 계약되었다.

○ 본문은 수용성이고 가공성이 용이한 polyethylene oxide (PEO)-ITO의 나노복합체 주형을 전기 방사법으로 제조하고, ITO 입자 농도변화에 따른 나노복합체 특성 연구결과를 소개하였다. 이들 주형은 엉킨 나노섬유를 가진 매트와 같았다. 나노복합체들은 태양광 스펙트럼의 가시광 영역에서 광 투명도가 85~90%이었다. 이 TCO 막은 ITO 농도 40%에서 최고 전도도 1.04×103Scm-1를 보여 기존 ITO 수준이었다. 따라서 이 TCO는 차세대 광기기에 ITO 대신 사용될 수 있는 전망을 보여주었다.

○ 유기 태양전지 등 광전 응용에서 성공되기 위해서는 이 PEO-ITO 막이 대기 중의 수분이나 산소를 가급적 적게 투과시킴이 확인되어야 한다. 이상적으로는 ITO를 사용하지 않는 다른 방안의 실용화가 바람직하다.

저자: Sukti Chatterjee
자료유형: 학술정보