성균관대 양우석 교수, 용액 화학처리로 재료 성질 개선하는 신기술 개발

성균관대학교는 화학공학·고분자공학부 양우석 교수 연구팀이 용액 화학 처리를 통해 재료의 양이온 배열을 제어함으로써 물질의 성질을 개선·변화시키는 새 기술을 개발했다고 24일 밝혔다.

최근 재료·소재 분야에서는 다양한 재료의 물성을 개선하기 위한 연구가 활발히 이뤄지고 있다. 특히 재료 내 양이온의 배열을 제어해 재료 물성을 변화시키는 양이온 무질서도 제어 기술은 배터리와 태양전지 등을 비롯한 여러 응용 분야에서 재료의 물성을 향상하는 기술로 주목받는다.

양우석 교수 연구팀은 열처리 온도에 의존하던 기존 기술에서 벗어나 용액 내 구성 원소 간 화학적 상호작용 변화를 통해 다성분계 황화물 소재 내 양이온 무질서도를 제어할 수 있는 새 기술을 개발했다.

연구팀은 다이싸이오카바메이트(DTC) 작용기를 가진 착화제와 금속 양이온 사이의 배위 정도에 따른 양이온 무질서도의 상관관계를 분석했다. 해당 제어 기술을 통해 제작된 실버비스무트설파이드(AgBiS2) 박막의 광학적 특성(광흡수계수)을 크게 개선했으며 광반응기 소자의 성능 평가 결과 4배 이상의 광전기적 성능 향상을 확인했다.

양 교수는 "이번 기술은 기존 소재의 물성을 획기적으로 개선하는 재료과학의 새로운 패러다임을 제시할 것"이라며 "앞으로 초고효율 태양전지, 초고에너지밀도 배터리 등 다양한 응용 분야에 적용할 수 있을 것으로 기대된다"고 말했다.

이번 연구 논문(Dithiocarbamate-Based Solution Processing for Cation Disorder Engineering in AgBiS2 Solar Absorber Thin Films)은 재료 분야 최고 권위 국제학술지인 어드밴스드 에너지 머티리얼즈(Advanced Energy Materials)에 지난 8일 온라인 게재됐다.