부산대, 섬유형 전자소자 효율 20%↑…수명도 2배 늘렸다

자가조립 소재 ‘2PACz’ 적용
웨어러블 소자 활용 확대

부산대 이형우·오진우 교수 연구팀이 자가조립 단분자막 소재 '2PACz'를 적용한 섬유형 광전자소자 구조와 성능 향상 원리를 구현한 연구 이미지.(사진=부산대 제공)

"차세대 섬유형 전자소자의 성능과 수명 한계를 동시에 개선하는 연구 성과가 나왔다."

부산대학교와 한국재료연구원 공동연구팀이 자가조립 단분자막 소재 '2PACz'를 적용해 섬유형 광전자소자의 성능과 안정성을 높이는 기술을 개발했다고 26일 밝혔다.

이번 연구에서는 기존 소재의 성능 저하 문제와 수명 한계를 함께 개선한 결과가 확인됐다. 웨어러블 전자기기와 스마트 섬유 분야 활용 가능성 확대에도 관심이 모이고 있다.

◆ 자가조립 소재 적용해 기존 한계 극복

부산대학교 첨단융합학부 미래에너지전공 이형우 교수와 오진우 교수 연구팀은 한국재료연구원 송명관 박사 연구팀과 공동연구를 진행했다.

연구팀은 기존 광전자소자 정공주입층 소재로 사용되던 PEDOT:PSS의 산성 특성과 수분 흡수 문제를 개선하기 위해 초박막 구조의 2PACz를 적용했다.

2PACz는 계면 결함을 줄이고 전하 이동 효율을 높여 전기적 특성을 개선하는 역할을 하는 것으로 설명됐다. 특히 유연성과 경량성이 중요한 섬유형 소자 구조에 적합한 특성을 갖췄다.

◆ 효율 향상·수명 개선 효과 확인

실험 결과 섬유형 태양전지 광전효율은 기존 5.67%에서 6.83%로 약 20% 향상됐다.

섬유형 그린 OLED는 외부양자효율이 기존 대비 약 17% 개선된 10.71%를 기록했다.

수소 가스센서에서는 약 6초 수준의 반응 특성이 확인됐다. 소자 수명은 기존 PEDOT:PSS 적용 소자보다 2배 이상 안정성을 유지한 것으로 나타났다.

이번 연구 결과는 국제 학술지 '나노 컨버전스(Nano Convergence)' 온라인판 5월 8일자에 게재됐다.

부산=김성욱 기자