UNIST는 신소재공학과 조한희(사진) 교수팀이 태양광 수소 생산 성능을 높일 수 있는 나프탈이미드계 자기조립분자 박막을 개발했다고 8일 밝혔다.
태양광 수소 생산은 물속에 담긴 광전극에 햇빛을 쪼여 물을 수소와 산소로 분해하는 기술이다.
광전극 내부의 반도체가 빛을 흡수하면 전자가 생기는데, 이 전자가 기판으로 이동해 물이 수소와 산소로 분해되는 화학반응을 일으킨다.
연구팀이 개발한 자가조립박막은 유기반도체와 기판 사이에서 전자를 전달해 주는 역할을 한다.
이 물질을 광전극에 적용했을 때 7.97㎃/㎠ 전류 밀도를 기록했다. 이는 벌크 유기반도체를 기반으로 하는 광전극 중에서 가장 뛰어난 전류 밀도 성능이다.
또 금속산화물층과 달리 분자끼리 알아서 조립돼 박막을 형성하기 때문에 제작 공정 비용도 줄일 수 있다.
연구팀은 박막을 이루는 분자를 ‘푸쉬-풀 구조’로 설계해 이 같은 물질을 개발할 수 있었다.
조한희 교수는 “유기 반도체 기반 광전극은 가격이 저렴하고 대면적 제조가 가능하다는 장점이 있다”며 “이번에 개발된 자기조립분자막은 이런 유기 광전극 기반 태양광 수소 생산 기술의 상용화 가능성을 크게 높인 물질”이라고 설명했다.
이어 “이번 연구의 분자 설계 전략인 ‘푸쉬-풀’ 분자 구조는 태양광 수소 생산 기술뿐만 아니라 전자 추출이 중요한 태양광전지, 발광다이오드, 광학 센서 소자에 폭넓게 적용될 수 있을 것”이라고 설명했다. 이다예기자
저작권자 © 울산일보 무단전재 및 재배포 금지
