뜨거운 유기 전자소자, 방열 복합소재로 식힌다

산화알루미늄 나노입자로
열 방출 경로 확보
소자수명 향상 실마리

[아시아경제 황준호 기자] 차세대 태양전지인 페로브스카이트 태양전지나 유기발광다이오드(OLED), 유기트랜지스터 등 유기 전자소자의 성능 저하를 일으키는 열을 효과적으로 방출하는 기술이 개발됐다. 유기 전자소자의 수명을 늘릴 수 있어, 상용화에 기여할 기술이 될 것으로 예상된다.

11일 한국연구재단에 따르면 박태호 포스텍 화학공학과 교수의 연구팀은 소자 내부의 열을 효과적으로 방출할 수 있는 산화알루미늄·전도성 고분자 복합소재를 이용한 냉각시스템을 개발했다. 관련 연구 논문은 에너지 분야 국제학술지인 에너지 앤 인바이런멘탈 사이언스에 최근 실렸다.

연구팀은 유기 전자 소자 내에 열을 잘 전도할 수 있는 산화알루미늄 나노입자로 열이 빠져나갈 수 있는 구조체를 만들고 전도성 고분자를 넣어 전하가 이동할 수 있도록 했다. 열과 전하가 각기 전달될 수 있는 길을 만들어 준 것이다.

최근 유연하고 가공성이 뛰어난 유기물 소재를 활용한 전자소자 개발이 이뤄지고 있다. 하지만 유기물은 열전도도가 낮아 소자로 활용하면 내부의 열이 축적돼 성능이 저하됐는데 이를 해결할 방안을 마련한 것이다.

연구팀은 이 같은 과정을 통해 만든 방열 복합소재를 페로브스카이트 태양전지에 적용했다. 이 결과, 고온·고습 환경에서 소자의 성능이 3배 이상 향상됐다. 페로브스카이트 태양전지는 페로브스카이트(ABX3) 소재를 광활성층으로 사용하는 태양전지다. 우수한 광전기적 특성으로 인해 차세대 태양전지로 주목받고 있다.

연구팀 측은 "유기발광다이오드나 유기트랜지스터 같은 차세대 전자소자에도 접목할 수 있도록 후속연구를 지속할 계획"이라고 밝혔다.