그래핀과 구리 나노선 융합한 차세대 투명전극 개발

국내 연구진이 구리 나노선과 그래핀을 융합한 소재로 플렉서블 디스플레이와 태양전지 등에 쓸 수 있는 투명전극을 만들었다.

대구경북과학기술원(DGIST) 이윤구 교수팀(에너지시스템공학전공)은 구리 나노선에 그래핀을 코팅한 '구리 나노선-그래핀' 나노구조체를 이용해 고가의 투명전극 기술을 대체할 수 있는 고성능 저비용 차세대 투명전극 기술을 개발했다고 12일 밝혔다.

연구팀은 전기전도성과 산소·수분 차단 능력이 뛰어난 그래핀으로 구리 나노선을 코팅한 나노구조체를 투명전극으로 만들었다. 현재 널리 사용되고 있는 인듐주석산화물(ITO) 투명전극은 희토류 금속인 인듐을 써서 생산원가가 높고, 구부릴 때 쉽게 깨져 플렉서블 디스플레이나 태양전지 등에 사용하기 어려웠다. 이 때문에 값싸고 전기전도성이 우수한 구리 나노선 필름이 투명전극 소재로 주목받고 있다. 하지만 구리는 공기에 노출되면 산화가 빠르게 일어나 전기적 특성이 급격히 낮아지는 단점으로 상용화가 쉽지 않았다.

연구팀은 그래핀이 코팅된 구리 나노선으로 제작한 투명전극이 ITO 투명전극에 비해 가시광선에서 광투과성이 5% 이상 높고, 안정성이 1000배 이상 뛰어나다는 것을 확인했다. 특히 구리 나노선-그래핀을 투명전극에 적용한 유기태양전지는 구리 나노선 투명전극의 태양전지에 비해 200% 이상의 높은 효율을 보였다.

이 연구결과는 미국화학회(ACS)가 발간하는 나노분야 국제학술지 'ACS나노 온라인판' 최신호에 실렸다.

이윤구 교수는 "그래핀과 구리 나노선의 장점을 활용한 융합소재 개발에 성공함에 따라 장기적 안정성과 높은 효율을 지니면서 생산단가를 획기적으로 낮출 수 있는 차세대 투명전극 제조 기술로 널리 쓰일 전망"이라고 말했다.

이준기기자 bongchu@dt.co.kr