KR20220021140A - Conductive polymer film and preparing method of the same - Google Patents

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Abstract

The present invention relates to a conductive polymer film which includes a compound containing a first repeating unit derived from poly(3,4-ethylenedioxythiophene (PEDOT) and a second repeating unit derived from poly(4-styrenesulfonate) (PSS), and shows a percentage of the thermoelectric reliability value defined according to mathematical formula 1 of [thermoelectric reliability value= Rs/S^2] after being stored for 288 hours of 65% or more, based on the thermoelectric reliability value defined according to mathematical formula 1 after being stored (0 hr) under the conditions of a relative humidity of 95% and a temperature of 27℃. In mathematical formula 1, Rs is a sheet resistance value (ohm/sq) and S is the Seebeck coefficient value (μV/K). The conductive polymer film according to the present invention has excellent thermoelectric properties and shows high reliability under humid environment.

Description

전도성 고분자 필름 및 전도성 고분자 필름의 제조방법{CONDUCTIVE POLYMER FILM AND PREPARING METHOD OF THE SAME}Conductive polymer film and method of manufacturing a conductive polymer film {CONDUCTIVE POLYMER FILM AND PREPARING METHOD OF THE SAME}

전도성 고분자 필름 및 이의 제조방법에 관한 것으로, 보다 구체적으로 높은 신뢰성을 구현하는 전도성 고분자 필름에 관한 것이다. It relates to a conductive polymer film and a method for manufacturing the same, and more particularly, to a conductive polymer film implementing high reliability.

폐열(waste heat)을 전기로 직접 변환할 수 있는 열전(Thermoelectric, TE) 발전은 세계적인 에너지 문제에 대한 해결책으로 개발 중에 있다. 특히, 유기 TE 재료는 무기 물질에 비해 낮은 열전도율(κ), 설계의 자유도로 인한 물성 조절이 가능하여 상당한 주목을 받고 있다. 그러나, 유기 TE 재료는 전기 전도도가 낮은 단점을 가지고 있어 많은 연구자들이 전기 전도도(σ)를 향상시키는 데 중점을 두었으며, 이와 관련하여, 유기 TE 성능에 대한 대부분의 개발은 폴리(3,4-에틸렌디옥시티오펜) 폴리스티렌 설포네이트(이하, "PEDOT:PSS"로 지칭될 수 있다.)를 이용하여 진행되고 있다. 특히, 강한 산 또는 고비점 용매 등으로 후처리하여 탁월한 전기 전도도(σ)가 달성될 수 있었다. 그러나 유기 TE 필름의 상용화를 위해서는 전기적 특성뿐만 아니라 신뢰성을 만족시켜야 한다.Thermoelectric (TE) power generation that can directly convert waste heat into electricity is being developed as a solution to the global energy problem. In particular, organic TE materials are receiving considerable attention because of their low thermal conductivity (κ) compared to inorganic materials and their ability to control physical properties due to freedom in design. However, organic TE materials have the disadvantage of low electrical conductivity, so many researchers have focused on improving the electrical conductivity (σ). Ethylenedioxythiophene) polystyrene sulfonate (hereinafter may be referred to as “PEDOT:PSS”) is being used. In particular, excellent electrical conductivity (σ) could be achieved by post-treatment with strong acids or high boiling point solvents. However, in order to commercialize the organic TE film, reliability as well as electrical properties must be satisfied.

TE 효율은 성능 지수 ZT = S2σT /κ에 의해 평가되며, 여기서 S, T, σ 및 κ는 각각 제벡 계수(Seebeck Coefficient), 절대 온도 및 전기전도도 및 열전도율이다. 역률(Power Factor, PF=S2σ)은 박막에서 열전도율(κ)을 평가하기 어려운 경우 ZT를 대체할 수 있다. PEDOT:PSS를 포함하는 TE 필름은 습한 환경에서 짧은 노출로도 성능이 악화되어 안정성이 열등한 문제가 있다. 따라서 상용 TE 필름을 개발하기 위해서는 유기 TE 필름의 습도 안정성을 향상시키는 것이 필수적이다.TE efficiency is evaluated by the figure of merit ZT = S 2 σT /κ, where S, T, σ and κ are the Seebeck coefficient, absolute temperature and electrical conductivity and thermal conductivity, respectively. Power factor (PF=S 2 σ) can replace ZT when it is difficult to evaluate thermal conductivity (κ) in a thin film. The TE film containing PEDOT:PSS has a problem of poor stability due to poor performance even with short exposure in a humid environment. Therefore, in order to develop a commercial TE film, it is essential to improve the humidity stability of the organic TE film.

본 발명의 일 구현예는 열전 특성이 우수할 뿐만 아니라, 습한 환경에서 신뢰성이 우수한 이점을 갖는 전도성 고분자 필름을 제공한다.One embodiment of the present invention provides a conductive polymer film having excellent thermoelectric properties and excellent reliability in a humid environment.

본 발명의 다른 구현예는 상기 전도성 고분자 필름의 제조방법으로서, 상기 이점의 실질적인 구현이 가능한 필름을 제조할 수 있는 효율적인 방법을 제공한다.Another embodiment of the present invention is a method for producing the conductive polymer film, and provides an efficient method for producing a film capable of practically implementing the above advantages.

본 발명의 또 다른 구현예는 상기 전도성 고분자 필름을 포함하는 열전 소자로서 높은 장치 신뢰성을 구현하는 열전 소자를 제공한다.Another embodiment of the present invention provides a thermoelectric device including the conductive polymer film, which implements high device reliability.

본 발명의 일 구현예에서, 폴리(3,4-에틸렌디옥시티오펜)(Poly(3,4-Ethylenedioxythiophene), PEDOT) 유래 제1 반복 단위와 폴리(4-스티렌설포네이트)(Poly(4-styrenesulfonate, PSS) 유래 제2 반복 단위를 포함하는 화합물을 함유하며, 상대습도 95% 및 온도 27℃의 조건 하에서 보관하기 전(0시간) 하기 수학식 1에 의한 열전 신뢰도 값 대비 288시간 보관한 후의 하기 수학식 1에 의한 열전 신뢰도 값의 백분율이 65% 이상인, 전도성 고분자 필름을 제공한다.In one embodiment of the present invention, a first repeating unit derived from poly (3,4-ethylenedioxythiophene) (PEDOT) and poly (4-styrenesulfonate) (Poly (4- It contains a compound containing a second repeating unit derived from styrenesulfonate, PSS), and before storage (0 hours) under conditions of 95% relative humidity and 27 ° C. To provide a conductive polymer film having a thermoelectric reliability value of 65% or more according to Equation 1 below.

Figure pat00001
Figure pat00001

상기 수학식 1에서 Rs는 면저항(Ohm/sq) 값이고, S는 제백 계수(Seebeck Coefficient, μV/K) 값이다.In Equation 1, Rs is a sheet resistance (Ohm/sq) value, and S is a Seebeck coefficient (μV/K) value.

본 발명의 다른 구현예에서, 폴리(3,4-에틸렌디옥시티오펜)(Poly(3,4-Ethylenedioxythiophene), PEDOT) 유래 제1 반복 단위와 폴리(4-스티렌설포네이트)(Poly(4-styrenesulfonate, PSS) 유래 제2 반복 단위를 포함하는 원료 화합물을 함유하는 원료 용액을 준비하는 단계; 상기 원료 용액으로부터 필름 전구체를 제조하는 단계; 및 상기 필름 전구체를 열처리하여 경화 필름을 제조하는 단계;를 포함하고, 하기 i) 내지 ii) 중 적어도 하나의 단계를 더 포함하는 전도성 고분자 필름의 제조방법을 제공한다.In another embodiment of the present invention, the first repeating unit derived from poly (3,4-ethylenedioxythiophene) (PEDOT) and poly (4-styrenesulfonate) (Poly (4- preparing a raw material solution containing a raw material compound containing a second repeating unit derived from styrenesulfonate, PSS); preparing a film precursor from the raw material solution; and heat-treating the film precursor to prepare a cured film; It provides a method for producing a conductive polymer film further comprising at least one of the following steps i) to ii).

i) 상기 원료 용액에 글리세롤(Glycerol) 용액을 혼합하는 단계i) mixing a glycerol solution with the raw material solution

ii) 상기 필름 전구체를 글리세롤 증기 분위기 챔버 내 위치시키는 단계ii) placing the film precursor in a glycerol vapor atmosphere chamber;

제공한다.to provide.

본 발명의 또 다른 구현예에서, 전도성 고분자 필름; 및 상기 전도성 고분자 필름 상의 전극을 포함하고, 상기 전도성 고분자 필름은, 폴리(3,4-에틸렌디옥시티오펜)(Poly(3,4-Ethylenedioxythiophene), PEDOT) 유래 제1 반복 단위와 폴리(4-스티렌설포네이트)(Poly(4-styrenesulfonate, PSS) 유래 제2 반복 단위를 포함하는 화합물을 함유하며, 상기 전도성 고분자 필름의 상대습도 95% 및 온도 27℃의 조건 하에서 보관하기 전(0시간) 상기 수학식 1에 의한 열전 신뢰도 값 대비 288시간 보관한 후의 상기 수학식 1에 의한 열전 신뢰도 값의 백분율이 65% 이상인 열전 소자를 제공한다.In another embodiment of the present invention, a conductive polymer film; and an electrode on the conductive polymer film, wherein the conductive polymer film includes a first repeating unit derived from poly(3,4-ethylenedioxythiophene) (PEDOT) and poly(4- Styrenesulfonate) (Poly(4-styrenesulfonate, PSS)-derived compound containing a second repeating unit is contained, and the conductive polymer film is stored under the conditions of 95% relative humidity and 27° C. (0 hours). Provided is a thermoelectric element in which a percentage of the thermoelectric reliability value according to Equation 1 after storage for 288 hours compared to the thermoelectric reliability value according to Equation 1 is 65% or more.

상기 전도성 고분자 필름은 열전 특성이 우수할 뿐만 아니라, 습한 환경에서 신뢰성이 우수한 이점을 갖는다. 상기 전도성 고분자 필름의 제조방법은 상기 이점의 실질적인 구현이 가능한 전도성 고분자 필름을 제조할 수 있는 효율적인 방법을 제공할 수 있다. 또한 상기 열전 소자는 상기 전도성 고분자 필름을 포함함으로써 높은 신뢰성을 구현할 수 있다.The conductive polymer film has excellent thermoelectric properties as well as excellent reliability in a humid environment. The method for producing the conductive polymer film may provide an efficient method for producing a conductive polymer film capable of practically realizing the above advantages. In addition, the thermoelectric element can realize high reliability by including the conductive polymer film.

도 1은 실시예 2의 필름의 FTIR 스펙트럼을 나타낸 것이다.
도 2는 실시예 1의 필름의 FTIR 스펙트럼을 나타낸 것이다.
도 3은 비교예 및 실시예 각각의 필름에 대하여 전기 전도도(σ, S/cm) 및 제백 계수(S, Seebeck Coefficient, μV/K)를 나타낸 그래프이다.
도 4는 비교예 및 실시예 각각의 필름에 대한 역률(Power Factor, PF, μW/mK2)을 나타낸 그래프이다.
도 5는 비교예 및 실시예 각각의 필름에 대하여 측정된 탄성률(Elastic modulus, GPa)를 나타낸 그래프이다.
도 6은 비교예 1 내지 2 및 실시예 1 내지 2의 필름을 습도 안정성 측정을 위한 소정의 환경 하에 위치시키고 시간에 따른 1/S의 정규화 값(Normalized 1/S)을 나타낸 그래프이다.
도 7은 상기 비교예 1 내지 2 및 실시예 1 내지 2의 필름을 습도 안정성 측정을 위한 소정의 환경 하에 위치시키고 시간에 따른 1/Rs의 정규화 값(Normalized 1/Rs)을 나타낸 그래프이다.
도 8은 비교예 1 내지 2 및 실시예 1 내지 2의 필름을 습도 안정성 측정을 위한 소정의 환경 하에 위치시키고 시간에 따른 1/PF 정규화 값(Normalized 1/PF)을 나타낸 그래프이다.
도 9는 비교예 1 내지 2 및 실시예 1 내지 2의 필름을 습도 안정성 측정을 위한 소정의 환경 하에 위치시키고 시간에 따른 PF(μW/mK2) 값을 나타낸 그래프이다.
도 10은 비교예 1 내지 2 및 실시예 1 내지 2의 필름에 대한 접촉각(Contact angle)을 나타낸 그래프이다
도 11은 비교예 1 내지 2 및 실시예 1 내지 2의 필름을 습도 안정성 측정을 위한 소정의 환경 하에 위치시킨 전후의 PEDOT 대 PSS의 중량비를 나타낸 그래프이다.
도 12의 (a)는 각각의 필름 상에 2개의 금(Au) 전극이 증착된 사진을 게재한 것이고, 도 12의 (b)는 열전 특성 평가를 이한 소자의 개략적인 측면도를 도시한 것이다.
1 shows the FTIR spectrum of the film of Example 2.
Figure 2 shows the FTIR spectrum of the film of Example 1.
3 is a graph showing electrical conductivity (σ, S/cm) and Seebeck coefficient (S, Seebeck Coefficient, μV/K) for each film of Comparative Examples and Examples.
4 is a graph showing the power factor (Power Factor, PF, μW/mK 2 ) for each film of Comparative Examples and Examples.
5 is a graph showing the elastic modulus (GPa) measured for each film of Comparative Examples and Examples.
6 is a graph showing the normalized value (Normalized 1/S) of 1/S over time, in which the films of Comparative Examples 1 and 2 and Examples 1 and 2 were placed under a predetermined environment for measurement of humidity stability.
7 is a graph showing the normalized value of 1/Rs over time (Normalized 1/Rs) of the films of Comparative Examples 1 and 2 and Examples 1 and 2 placed under a predetermined environment for measurement of humidity stability.
8 is a graph showing 1/PF normalized values (Normalized 1/PF) over time, in which the films of Comparative Examples 1 and 2 and Examples 1 and 2 were placed under a predetermined environment for measuring humidity stability.
9 is a graph showing the PF (μW / mK 2 ) value over time by placing the films of Comparative Examples 1 and 2 and Examples 1 and 2 under a predetermined environment for measuring humidity stability.
10 is a graph showing contact angles for films of Comparative Examples 1 and 2 and Examples 1 and 2;
11 is a graph showing the weight ratio of PEDOT to PSS before and after placing the films of Comparative Examples 1 and 2 and Examples 1 and 2 under a predetermined environment for measuring humidity stability.
FIG. 12 (a) shows a photograph in which two gold (Au) electrodes are deposited on each film, and FIG. 12 (b) is a schematic side view of a device having evaluated thermoelectric properties.

본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 후술하는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다 그러나, 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. Advantages and features of the present invention, and a method of achieving them will become clear with reference to the following examples. However, the present invention is not limited to the embodiments disclosed below, but will be implemented in various different forms, Only the present embodiments are provided so that the disclosure of the present invention is complete, and to completely inform those of ordinary skill in the art to which the present invention belongs, the scope of the invention, the present invention is defined by the scope of the claims will only be

도면에서 여러 층 및 영역을 명확하게 표현하기 위하여 두께를 확대하여 나타내었다. 그리고 도면에서, 설명의 편의를 위해, 일부 층 및 영역의 두께를 과장되게 나타내었다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성요소를 지칭한다. In order to clearly express various layers and regions in the drawings, the thicknesses are enlarged. And in the drawings, for convenience of description, the thickness of some layers and regions are exaggerated. Like reference numerals refer to like elements throughout.

또한, 본 명세서에서 층, 막, 영역, 판 등의 부분이 다른 부분 "위에" 또는 "상부에" 있다고 할 때, 이는 다른 부분 "바로 위에" 있는 경우뿐 아니라 그 중간에 또 다른 부분이 있는 경우도 포함한다. 반대로 어떤 부분이 다른 부분 "바로 위에" 있다고 할 때에는 중간에 다른 부분이 없는 것을 뜻한다. 아울러, 층, 막, 영역, 판 등의 부분이 다른 부분 "아래에" 또는 "하부에" 있다고 할 때, 이는 다른 부분 "바로 아래에" 있는 경우뿐 아니라 그 중간에 또 다른 부분이 있는 경우도 포함한다. 반대로 어떤 부분이 다른 부분 "바로 아래에" 있다고 할 때에는 중간에 다른 부분이 없는 것을 뜻한다.In addition, in the present specification, when a part of a layer, film, region, plate, etc. is said to be “on” or “on” another part, this is not only when it is “directly on” another part, but also when there is another part in the middle. also includes Conversely, when we say that a part is "just above" another part, we mean that there is no other part in the middle. In addition, when a part of a layer, film, region, plate, etc. is said to be "under" or "under" another part, it is not only when it is "under" another part, but also when there is another part in between. include Conversely, when a part is said to be "just below" another part, it means that there is no other part in the middle.

본 발명에 따른 일 구현예는, 폴리(3,4-에틸렌디옥시티오펜)(Poly(3,4-Ethylenedioxythiophene), PEDOT) 유래 제1 반복 단위와 폴리(4-스티렌설포네이트)(Poly(4-styrenesulfonate, PSS) 유래 제2 반복 단위를 포함하는 화합물을 함유하고, 상대습도 95% 및 온도 27℃의 조건 하에서 보관하기 전(0시간) 상기 수학식 1에 의한 열전 신뢰도 값 대비 288시간 보관한 후의 상기 수학식 1에 의한 열전 신뢰도 값의 백분율이 65% 이상인, 전도성 고분자 필름을 제공한다.In one embodiment according to the present invention, a first repeating unit derived from poly(3,4-ethylenedioxythiophene), PEDOT and poly(4-styrenesulfonate) (Poly(4 -styrenesulfonate, PSS)-derived compound containing a second repeating unit, and stored under the conditions of 95% relative humidity and 27 ° C. (0 hours), compared to the thermoelectric reliability value according to Equation 1, stored for 288 hours It provides a conductive polymer film, wherein the percentage of the thermoelectric reliability value according to Equation 1 after the above is 65% or more.

지금까지 폴리(3,4-에틸렌디옥시티오펜) 폴리스티렌 설포네이트(이하, "PEDOT:PSS"로 지칭될 수 있다.)는 무기 열전(Thermoelectrics, TE) 소재에 대한 대안으로 유기 열전 분야에서 중요한 성과를 보여주었다. 그러나 PEDOT:PSS 필름은 그 성능이 습도에 민감하기 때문에 실용적으로 제한이 있었다.So far, poly(3,4-ethylenedioxythiophene) polystyrene sulfonate (hereinafter may be referred to as “PEDOT:PSS”) has achieved significant achievements in the field of organic thermoelectrics as an alternative to inorganic thermoelectrics (TE) materials. showed However, the PEDOT:PSS film has practical limitations because its performance is sensitive to humidity.

일 구현예에 따른 상기 전도성 고분자 필름은 상기 수학식 1에 의한 열전 신뢰도 값이 습도가 높은 가혹 조건의 처리 전후에 우수하게 유지되는 필름으로서 우수한 열전 성능과 함께 높은 신뢰성을 요구하는 소자에 적용되기 유리한 이점을 갖는다.The conductive polymer film according to one embodiment is a film in which the thermoelectric reliability value according to Equation 1 is excellently maintained before and after processing under severe conditions with high humidity. It is advantageous to be applied to devices requiring high reliability with excellent thermoelectric performance. have an advantage

일 구현예에 따른 상기 전도성 고분자 필름의 상기 수학식 1에 의한 열전 신뢰도 유지 성능과 후술되는 습도 안정성, 물에 대한 접촉각, XPS/FTIR 스펙트럼 상의 특징, 습한 환경에서의 화학적 조성의 변화도 등은 상기 전도성 고분자 필름에 포함된 복합체의 화학적 구조, 상기 전도성 고분자 필름의 제조 과정에서 적용되는 기타 화학 물질과 온도, 시간 등의 공정 조건 등의 요소들이 유기적으로 결합되어 나타나는 구성 요소이다.Thermoelectric reliability maintenance performance according to Equation 1 of the conductive polymer film according to an embodiment, humidity stability, contact angle to water, characteristics on XPS/FTIR spectrum, changes in chemical composition in a humid environment, etc. It is a component that appears by organically combining elements such as the chemical structure of the composite included in the conductive polymer film, other chemicals applied in the manufacturing process of the conductive polymer film, and process conditions such as temperature and time.

일 구현예에서, 상기 전도성 고분자 필름은 PEDOT 유래 제1 반복 단위와 PSS 유래 제2 반복 단위를 포함하는 화합물을 함유하며, 상기 제2 반복 단위는 적어도 일부에 하기 화학식 1의 구조를 더 포함할 수 있다.In one embodiment, the conductive polymer film contains a compound including a PEDOT-derived first repeating unit and a PSS-derived second repeating unit, and the second repeating unit may further include at least a portion of the structure of Formula 1 below. there is.

Figure pat00002
Figure pat00002

상기 화학식 1에서 상기 n은 약 190 내지 약 2200일 수 있다. 구체적으로, 상기 화학식 1의 구조에 따른 화합물은 PSS 유래의 상기 제2 반복 단위의 가교 구조일 수 있다. 상기 화합물이 상기 제2 반복 단위 중에 상기 화학식 1의 구조를 더 포함함으로써 상기 전도성 고분자 필름이 향상된 가교 밀도를 가질 수 있고, 이를 기반으로 우수한 기계적 특성을 나타낼 수 있다. 또한, 상기 전도성 고분자 필름이 우수한 소수성을 나타내어 소자 등의 습도 신뢰성을 향상시키는 이점을 얻을 수 있다.In Formula 1, n may be about 190 to about 2200. Specifically, the compound according to the structure of Formula 1 may have a cross-linked structure of the second repeating unit derived from PSS. Since the compound further includes the structure of Formula 1 in the second repeating unit, the conductive polymer film may have an improved crosslinking density, and based on this, excellent mechanical properties may be exhibited. In addition, since the conductive polymer film exhibits excellent hydrophobicity, it is possible to obtain an advantage of improving the humidity reliability of devices and the like.

일 구현예에 따른 상기 전도성 고분자 필름은 X선 광전자 분광법(XPS) 스펙트럼으로부터 도출된 산소(O1s) 원자 백분율(%)이 약 27% 미만일 수 있고, 예를 들어, 예를 들어, 약 26% 미만일 수 있고, 예를 들어, 약 25% 미만일 수 있고, 예를 들어, 약 20% 이상, 약 27% 미만일 수 있고, 예를 들어, 약 20% 이상, 약 26% 미만일 수 있고, 예를 들어, 약 20% 이상, 약 25% 미만일 수 있다. 상기 전도성 고분자 필름이 XPS 상 산소(O1s) 원자 백분율(%)을 상기 범위로 만족하는 경우 우수한 소수성을 바탕으로 상기 필름을 적용한 소자에 향상된 신뢰성을 부여할 수 있다.The conductive polymer film according to an embodiment may have an oxygen (O1s) atomic percentage (%) derived from an X-ray photoelectron spectroscopy (XPS) spectrum of less than about 27%, for example, less than about 26%. can be, for example, less than about 25%, for example, greater than or equal to about 20%, less than about 27%, such as greater than or equal to about 20%, less than about 26%, for example, It may be greater than or equal to about 20% and less than about 25%. When the conductive polymer film satisfies the atomic percentage (%) of oxygen (O1s) on XPS within the above range, improved reliability can be imparted to a device to which the film is applied based on excellent hydrophobicity.

일 구현예에 따른 상기 전도성 고분자 필름의 물에 대한 접촉각이 약 31ㅀ초과일 수 있고, 예를 들어, 약 35ㅀ초과일 수 있고, 예를 들어, 약 40ㅀ초과일 수 있고, 예를 들어, 약 60ㅀ이하일 수 있다. 상기 전도성 고분자 필름의 물에 대한 접촉각이 상기 범위를 만족함으로써 우수한 소수성을 기반으로 향상된 장기 신뢰성을 구현할 수 있다.The contact angle of the conductive polymer film with respect to water according to one embodiment may be greater than about 31 °, for example, may be greater than about 35 °, for example, may be greater than about 40 °, for example , may be about 60 ㅀ or less. Since the contact angle of the conductive polymer film with respect to water satisfies the above range, improved long-term reliability may be realized based on excellent hydrophobicity.

일 구현예에 따른 상기 전도성 고분자 필름은, 상대습도 95% 및 온도 27℃의 조건 하에서 보관하기 전(0시간) PEDOT 대 PSS의 원소 조성비(R1)와 동일 조건 하에서 288시간 보관 후의 PEDOT 대 PSS의 원소 조성비(R2)로 계산되는 하기 수학식 2에 의한 PEDOT/PSS 증가율(%)이 약 40% 이하일 수 있고, 예를 들어, 약 30% 이하일 수 있고, 예를 들어, 약 25% 이하일 수 있고, 예를 들어, 약 20% 이하일 수 있고, 예를 들어, 약 5% 이상일 수 있다. 상기 '원소 조성비'는 상기 전도성 고분자 필름 중의 상기 PEDOT 유래 총 원소 수와 상기 PSS 유래 총 원소 수의 비율을 의미한다.The conductive polymer film according to an embodiment contains the elemental composition ratio (R1) of PEDOT to PSS before storage under the conditions of 95% relative humidity and 27° C. (0 hours) and PEDOT to PSS after storage for 288 hours under the same conditions. The PEDOT / PSS increase rate (%) according to Equation 2, calculated as the element composition ratio (R2), may be about 40% or less, for example, about 30% or less, for example, about 25% or less, and , for example, about 20% or less, for example, about 5% or more. The 'composition ratio of elements' means a ratio of the total number of elements derived from PEDOT to the total number of elements derived from PSS in the conductive polymer film.

Figure pat00003
Figure pat00003

상기 수학식 2에 따른 PEDOT/PSS 증가율(%)이 상기 범위를 만족하는 경우, 상기 전도성 고분자 필름이 습한 환경에서도 화학적 구조의 변화 없이 유지될 수 있고, 우수한 습도 신뢰성을 구현할 수 있다.When the PEDOT/PSS increase rate (%) according to Equation 2 satisfies the above range, the conductive polymer film can be maintained without a change in chemical structure even in a humid environment, and excellent humidity reliability can be realized.

일 구현예에 따른 상기 전도성 고분자 필름은 푸리에-변형 적외선(FTIR) 스펙트럼 상의 약 2500cm-1 내지 약 3000cm-1에서 제1 피크; 약 1100cm-1 내지 약 1200cm-1에서 제2 피크; 및 약 1300cm-1 내지 약 1500cm-1에서 제3 피크를 포함할 수 있다. 상기 제1 피크는 상기 화학식 1의 구조에서 C-H 진동에 해당할 수 있고, 상기 제2 피크 및 상기 제3 피크는 상기 화학식 1에서 방향족 설포네이트 에스테르 그룹의 진동에 해당할 수 있다. 상기 전도성 고분자 필름은 상기 제1 피크, 상기 제2 피크 및 상기 제3 피크가 동시에 나타나는 FTIR 스펙트럼을 가짐으로써 이에 상응하는 화학적 구조를 바탕으로 우수한 습도 신뢰성을 구현할 수 있다.The conductive polymer film according to an embodiment may include a Fourier-transform infrared (FTIR) spectrum at about 2500 cm −1 to about 3000 cm −1 at a first peak; a second peak at about 1100 cm -1 to about 1200 cm -1 ; and a third peak at about 1300 cm -1 to about 1500 cm -1 . The first peak may correspond to CH vibration in the structure of Chemical Formula 1, and the second peak and the third peak may correspond to vibration of the aromatic sulfonate ester group in Chemical Formula 1 above. The conductive polymer film has an FTIR spectrum in which the first peak, the second peak, and the third peak appear simultaneously, so that excellent humidity reliability can be realized based on a corresponding chemical structure.

일 구현예에 따른 상기 전도성 고분자 필름은 상대습도 95% 및 온도 27℃의 조건 하에서 보관하기 전(0시간) 1/PF 값 대비 288시간 보관한 후의 1/PF 값의 백분율이 약 65% 이상일 수 있고, 예를 들어, 약 70% 이상일 수 있고, 예를 들어, 약 80% 이상일 수 있다. 상기 PF는 상기 고분자 필름의 역률(μW/mK2) 값에 해당한다. 상기 전도성 고분자 필름이 이와 같은 1/PF 값 유지 성능을 나타내는 경우, 이에 상응하는 우수한 습도 신뢰성을 구현할 수 있다.The conductive polymer film according to an embodiment may have a ratio of 1/PF value after storage for 288 hours compared to 1/PF value before (0 hours) stored under conditions of 95% relative humidity and 27° C. of temperature is about 65% or more and may be, for example, about 70% or greater, for example, about 80% or greater. The PF corresponds to a power factor (μW/mK 2 ) value of the polymer film. When the conductive polymer film exhibits such 1/PF value maintenance performance, excellent humidity reliability corresponding thereto can be realized.

본 발명에 따른 다른 구현예에서, 폴리(3,4-에틸렌디옥시티오펜)(Poly(3,4-Ethylenedioxythiophene), PEDOT) 유래 제1 반복 단위와 폴리(4-스티렌설포네이트)(Poly(4-styrenesulfonate, PSS) 유래 제2 반복 단위를 포함하는 원료 화합물이 함유된 원료 용액을 준비하는 단계; 상기 원료 용액으로부터 필름 전구체를 제조하는 단계; 및 상기 필름 전구체를 열처리하여 경화 필름을 제조하는 단계;를 포함하고, 하기 i) 내지 ii) 중 적어도 하나의 단계를 더 포함하는, 전도성 고분자 필름의 제조방법을 제공한다. In another embodiment according to the present invention, a first repeating unit derived from poly(3,4-Ethylenedioxythiophene) (PEDOT) and poly(4-styrenesulfonate) (Poly(4 Preparing a raw material solution containing a raw material compound containing a second repeating unit derived from -styrenesulfonate, PSS) preparing a film precursor from the raw material solution, and heat-treating the film precursor to prepare a cured film; Including, and further comprising at least one step of the following i) to ii), it provides a method for producing a conductive polymer film.

i) 상기 원료 용액에 글리세롤(Glycerol) 용액을 혼합하는 단계i) mixing a glycerol solution with the raw material solution

ii) 상기 필름 전구체를 글리세롤 증기 분위기 챔버 내 위치시키는 단계ii) placing the film precursor in a glycerol vapor atmosphere chamber;

상기 전도성 고분자 필름의 제조방법은 상기 화합물을 포함하는 원료 용액을 준비하는 단계를 포함한다. 상기 원료 용액 중의 상기 원료 화합물은 PEDOT 유래 제1 반복 단위와 PSS 유래 제2 반복 단위를 포함하는 화학적 구조를 가질 수 있다. 구체적으로, 상기 원료 화합물은 상기 제1 반복 단위 및 상기 제2 반복 단위를 포함하면서, 상기 제2 반복 단위가 상기 화학식 1의 구조를 포함하지 않는 화합물일 수 있다. 상기 화학식 1의 구조에 대해서는 상기 전도성 고분자 필름과 관련하여 전술한 바와 동일하다. The method for producing the conductive polymer film includes preparing a raw material solution containing the compound. The raw material compound in the raw material solution may have a chemical structure including a first repeating unit derived from PEDOT and a second repeating unit derived from PSS. Specifically, the raw material compound may be a compound including the first repeating unit and the second repeating unit, but the second repeating unit does not include the structure of Formula 1 above. The structure of Formula 1 is the same as described above with respect to the conductive polymer film.

일 구현예에서, 상기 원료 용액의 점도는 상온에서 약 10 mPa·s 내지 약 70 mPa·s일 수 있고, 예를 들어, 약 15 mPa·s 내지 약 60 mPa·s일 수 있다. 일 구현예에서, 상기 원료 용액의 고형분 함량은 약 0.5 중량% 내지 약 2.0 중량%일 수 있고, 예를 들어, 약 0.5 중량% 내지 약 1.5 중량%일 수 있고, 예를 들어, 약 0.8 중량% 내지 약 1.5 중량%일 수 있고, 예를 들어, 약 1.0 중량% 내지 약 1.3 중량%일 수 있다. 상기 범위의 점도 및 고형분 함량을 갖는 경우, 상기 원료 용액을 후술되는 공정에서 코팅하는 과정에서 보이드(void) 없이 균일하게 코팅 가능한 공정성을 확보할 수 있다. In one embodiment, the viscosity of the raw material solution may be from about 10 mPa·s to about 70 mPa·s at room temperature, for example, from about 15 mPa·s to about 60 mPa·s. In one embodiment, the solid content of the raw material solution may be about 0.5 wt% to about 2.0 wt%, for example, about 0.5 wt% to about 1.5 wt%, for example, about 0.8 wt% to about 1.5% by weight, for example, from about 1.0% to about 1.3% by weight. When the viscosity and the solid content are within the above ranges, it is possible to secure the processability of uniform coating without voids in the process of coating the raw material solution in a process to be described later.

상기 전도성 고분자 필름의 제조방법은 상기 원료 용액으로부터 필름 전구체를 제조하는 단계를 포함한다. 일 구현예에서, 상기 필름 전구체는 상기 원료 용액을 스핀 코팅하여 제조할 수 있다. 예를 들어, 상기 스핀 코팅은 500rpm 내지 4000rpm 회전 속도 및 5초 내지 120초의 시간 조건 하에서 수행될 수 있다. 이러한 조건 하에서 스핀 코팅됨으로써 적정 두께로 보이드(void) 없이 필름 전구체가 제조될 수 있다. The method for preparing the conductive polymer film includes preparing a film precursor from the raw material solution. In one embodiment, the film precursor may be prepared by spin coating the raw material solution. For example, the spin coating may be performed under a rotation speed of 500 rpm to 4000 rpm and a time condition of 5 seconds to 120 seconds. By spin coating under these conditions, a film precursor can be prepared without voids with an appropriate thickness.

상기 전도성 고분자 필름의 제조방법은 상기 필름 전구체를 열처리하여 경화 필름을 제조하는 단계를 포함한다. 상기 경화 필름은 폴리(3,4-에틸렌디옥시티오펜)(Poly(3,4-Ethylenedioxythiophene), PEDOT) 유래 제1 반복 단위와 폴리(4-스티렌설포네이트)(Poly(4-styrenesulfonate, PSS) 유래 제2 반복 단위를 포함하는 화합물이 함유된 베이스 필름이다. 상기 필름 전구체를 적정 조건 하에서 열처리 함으로써 필름 전면에 걸쳐 물성 균일성이 우수한 필름으로 제조될 수 있다. 상기 열처리는 단일 단계 열처리 또는 다단 열처리일 수 있다. The method for producing the conductive polymer film includes preparing a cured film by heat-treating the film precursor. The cured film is a first repeating unit derived from poly(3,4-ethylenedioxythiophene) (Poly(3,4-Ethylenedioxythiophene), PEDOT) and poly(4-styrenesulfonate) (Poly(4-styrenesulfonate, PSS) It is a base film containing the compound containing the derived second repeating unit. By heat-treating the film precursor under appropriate conditions, a film having excellent physical properties uniformity over the entire film can be produced. The heat treatment is single-step heat treatment or multi-step heat treatment can be

일 구현예에서, 상기 필름 전구체를 열처리하여 경화 필름을 제조하는 단계는, 상기 필름 전구체를 100℃ 내지 250℃에서 10분 내지 60분 동안 열처리함으로써 수행될 수 있다. In one embodiment, the step of heat-treating the film precursor to prepare a cured film may be performed by heat-treating the film precursor at 100° C. to 250° C. for 10 minutes to 60 minutes.

상기 전도성 고분자 필름의 제조방법은 하기 i) 내지 ii) 중 적어도 하나의 단계를 더 포함한다. The method for producing the conductive polymer film further includes at least one of the following steps i) to ii).

i) 상기 원료 용액에 글리세롤(Glycerol) 용액을 혼합하는 단계i) mixing a glycerol solution with the raw material solution

ii) 상기 필름 전구체를 글리세롤 증기 분위기 챔버 내 위치시키는 단계ii) placing the film precursor in a glycerol vapor atmosphere chamber;

종래에는 습한 환경에서 PEDOT:PSS 필름에 대한 전기 전도도(σ)의 장기 안정성을 보장하기 위해 많은 연구자들이 PEDOT:PSS 용액에 소량의 가교제를 추가했다. 이러한 가교제는 PEDOT:PSS와 화학적인 공유 결합을 통하여 안정성을 향상시키는데, 예를 들어, 폴리에틸렌글리콜(PEG) 또는 폴리비닐알콜(PVA)등이 사용되었다. 그러나 PEG 등이 처리된 PEDOT:PSS 필름의 경우, 소자 성능과 안정성 사이에 트레이드-오프(Trade-off) 관계가 존재하여 안정성을 향상시키면 소자 본연의 전기적 성능이 저하되어 그 결과 열전 성능이 저하되는 문제를 내포하고 있다. 또한, PEG를 처리하여 생성된 막은 에테르(ether) 구조로부터 유래된 산소 원자를 포함하기 때문에 수소 결합 등을 통하여 물 분자와 결합할 수 있고, 이로써 안정성의 향상에 제약이 있었다. 즉, 열전 소자의 신뢰성에 대하여 요구되는 수준이 점차 높아지고 있는 실정에 비추어 볼 때, 중합체 가교제로서 PEG를 사용하기에는 어려운 한계가 존재한다.Conventionally, many researchers added a small amount of crosslinking agent to the PEDOT:PSS solution to ensure long-term stability of electrical conductivity (σ) for PEDOT:PSS films in a humid environment. This crosslinking agent improves stability through a chemical covalent bond with PEDOT:PSS, for example, polyethylene glycol (PEG) or polyvinyl alcohol (PVA) was used. However, in the case of PEDOT:PSS film treated with PEG, etc., there is a trade-off relationship between device performance and stability. contains problems. In addition, since the film produced by treatment with PEG contains an oxygen atom derived from an ether structure, it can bind to water molecules through hydrogen bonding, etc., thereby limiting the improvement of stability. That is, in view of the fact that the level required for the reliability of the thermoelectric device is gradually increasing, there is a difficult limitation in using PEG as a polymer crosslinking agent.

일 구현예에 따른 상기 전도성 고분자 필름의 제조방법은 이러한 가교 반응을 위하여 글리세롤을 처리하는 가공 방법을 적용할 수 있다. 글리세롤 분자 내에도 PEG와 동일하게 산소 원자가 존재하지만 이는 상기 제조방법에 따른 축합 반응 동안에 거의 제거될 수 있다. 그 결과, 일 구현예에 따른 상기 전도성 고분자 필름은 PEG를 처리한 경우에 비하여 습도 안정성이 높은 필름을 제조할 수 있다. 구체적으로, 글리세롤은 이의 하이드록시기(-OH)와 상기 원료 화합물 중의 설폰산기(-SO3H) 사이의 가교 반응을 통해 필름에 소정의 경화 구조를 부여하며, 이를 통해 TE 신뢰성을 크게 향상시킬 수 있다. 또한, 글리세롤은 PEG 등의 다른 기술적 수단에 비하여 친환경성 및 재활용성이 높다는 장점을 갖는다. In the method of manufacturing the conductive polymer film according to an embodiment, a processing method of treating glycerol for this crosslinking reaction may be applied. Although oxygen atoms are present in the glycerol molecule as in PEG, they can be almost removed during the condensation reaction according to the above preparation method. As a result, the conductive polymer film according to an embodiment can prepare a film with high humidity stability compared to the case of PEG-treated. Specifically, glycerol imparts a predetermined cured structure to the film through a crosslinking reaction between its hydroxy group (-OH) and a sulfonic acid group (-SO 3 H) in the raw material compound, thereby greatly improving TE reliability. can In addition, glycerol has the advantage of high eco-friendliness and recyclability compared to other technical means such as PEG.

보다 구체적으로, 상기 글리세롤은 PEDOT 유래의 상기 제1 반복 단위보다 PSS 유래의 상기 제2 반복 단위에 대한 친화력이 높을 수 있다. 글리세롤에는 설폰산기(-SO3H)와 수소결합 및/또는 쌍극자-쌍극자 상호 작용을 할 수 있는 3개의 하이드록시기(-OH)가 존재한다. 일 구현예에 따라, 상기 원료 용액에 글리세롤 용액을 혼합하거나, 상기 경화 필름에 글리세롤 증기를 처리하는 경우 상기 글리세롤의 하이드록시기와 상기 PSS 유래 제2 반복 단위의 설폰산기 사이에 축합 반응이 발생하여 공유 결합이 형성될 수 있다. 그 결과, 설폰산 에스테르(S-O-C) 그룹이 생성된다. 이로써, 일 구현예에 따른 상기 전도성 고분자 필름은 이에 함유된 화합물 중에 설폰산기 및 설폰산 에스테르기를 모두 포함할 수 있다. 글리세롤의 하이드록시기는 가교 반응 동안 제거되며, 해당 필름은 글리세롤 처리 후 산소 원자의 총량에 거의 변화를 보이지 않게 된다. 필름 내 산소 원자 수의 변화는 습한 조건에서 안정성에 큰 영향을 미칠 수 있다. 예를 들어, PEDOT:PSS 필름의 후처리를 통해 이의 화학적 구조 내에 에테르 그룹(-O-) 등의 산소 원자 함유 구조가 증가하는 경우에는 물 분자와의 수소 결합이 촉진되어 습한 환경에서 필름의 전기적 열화를 일으킬 수 있다. 이와 달리, 일 구현예에 따른 상기 전도성 고분자 필름은 후처리를 통해서도 산소 원자의 함유량이 실질적으로 변화하지 않음으로써 습도 안정성을 크게 향상시킬 수 있다.More specifically, the glycerol may have a higher affinity for the second repeating unit derived from PSS than the first repeating unit derived from PEDOT. In glycerol, there are three hydroxyl groups (-OH) capable of hydrogen bonding and/or dipole-dipole interactions with a sulfonic acid group (-SO 3 H). According to one embodiment, when a glycerol solution is mixed with the raw material solution or when glycerol vapor is treated on the cured film, a condensation reaction occurs between the hydroxyl group of glycerol and the sulfonic acid group of the PSS-derived second repeating unit. Bonds may be formed. As a result, sulfonic acid ester (SOC) groups are formed. Accordingly, the conductive polymer film according to an embodiment may include both a sulfonic acid group and a sulfonic acid ester group in the compound contained therein. The hydroxyl group of glycerol is removed during the crosslinking reaction, and the film shows little change in the total amount of oxygen atoms after glycerol treatment. Changes in the number of oxygen atoms in the film can have a significant impact on stability under humid conditions. For example, when an oxygen atom-containing structure such as an ether group (-O-) is increased in its chemical structure through post-treatment of a PEDOT:PSS film, hydrogen bonding with water molecules is promoted and the film's electrical conductivity in a humid environment is promoted. may cause deterioration. In contrast, in the conductive polymer film according to an exemplary embodiment, the content of oxygen atoms does not substantially change even through post-treatment, so that humidity stability can be greatly improved.

일 구현예에서, 상기 i) 단계는 상기 원료 용액에 글리세롤(Glycerol) 용액을 혼합하는 단계로서, 상기 글리세롤 용액에 혼합된 원료 용액을 코팅하여 필름 전구체를 제조하고, 상기 필름 전구체를 열처리하여 경화 필름을 제조함으로써 상기 이점을 갖는 전도성 고분자 필름을 제조할 수 있다.In one embodiment, the step i) is a step of mixing a glycerol solution with the raw material solution, and a film precursor is prepared by coating the raw material solution mixed with the glycerol solution, and the film precursor is heat treated to a cured film By preparing a conductive polymer film having the above advantages can be prepared.

일 구현예에서, 상기 i) 단계는 상기 원료 용액에 0.5부피% 내지 10부피%, 예를 들어, 0.5부피% 내지 5부피%의 글리세롤(Glycerol) 용액을 혼합하는 단계일 수 있다.In one embodiment, step i) may be a step of mixing 0.5% by volume to 10% by volume, for example, 0.5% by volume to 5% by volume of a glycerol solution with the raw material solution.

다른 구현예에서, 상기 ii) 단계는 상기 필름 전구체를 글리세롤(Glycerol) 증기 분위기 하 챔버에 위치시킨 후 100℃ 내지 250℃에서 10분 내지 40분 처리함으로써 수행될 수 있다.In another embodiment, step ii) may be performed by placing the film precursor in a chamber under a glycerol vapor atmosphere and then treating at 100° C. to 250° C. for 10 minutes to 40 minutes.

상기 제조방법은 단계 i) 또는 단계 ii) 중 어느 하나의 단계만 포함하거나, 단계 i) 및 단계 ii)가 모두 포함될 수 있다.The manufacturing method may include either step i) or step ii), or both steps i) and ii) may be included.

상기 전도성 고분자 필름의 제조방법에 있어서, 하기 수학식 3에 의한 산소 원자 증가율(%)이 약 10% 미만일 수 있고, 예를 들어, 약 9% 미만일 수 있고, 예를 들어, 약 5% 미만일 수 있다.In the method for producing the conductive polymer film, the oxygen atom increase rate (%) according to Equation 3 below may be less than about 10%, for example, less than about 9%, for example, less than about 5%. there is.

Figure pat00004
Figure pat00004

상기 수학식 3에서 AP2는 상기 전도성 고분자 필름의 XPS 스펙트럼 상 산소(O1s) 원자 백분율(%) 값이고, AP1은 상기 단계 i) 및 단계 ii)가 모두 포함되지 않은 제조방법으로 제조된 PEDOT:PSS 필름의 XPS 스펙트럼 상 산소(O1s) 원자 백분율(%) 값이다.In Equation 3, AP2 is the oxygen (O1s) atomic percentage (%) value on the XPS spectrum of the conductive polymer film, and AP1 is PEDOT:PSS prepared by the manufacturing method in which neither step i) nor step ii) is included. Oxygen (O1s) atomic percentage (%) value on the XPS spectrum of the film.

이를 통하여, 일 구현예에 따른 제조방법으로 제조된 전도성 고분자 필름이 이를 적용한 소자에 우수한 습도 안정성 및 신뢰성을 부여하는 이점을 가질 수 있다.Through this, the conductive polymer film manufactured by the manufacturing method according to the embodiment may have the advantage of imparting excellent humidity stability and reliability to the device to which it is applied.

또 다른 구현예에서 전도성 고분자 필름; 및 상기 전도성 고분자 필름 상의 전극을 포함하고, 상기 전도성 고분자 필름은, 폴리(3,4-에틸렌디옥시티오펜)(Poly(3,4-Ethylenedioxythiophene), PEDOT) 유래 제1 반복 단위와 폴리(4-스티렌설포네이트)(Poly(4-styrenesulfonate, PSS) 유래 제2 반복 단위를 포함하는 화합물을 함유하며, 상대습도 95% 및 온도 27℃의 조건 하에서 보관하기 전(0시간) 상기 수학식 1에 의한 열전 신뢰도 값 대비 288시간 보관한 후의 상기 수학식 1에 의한 열전 신뢰도 값의 백분율이 65% 이상인, 열전 소자를 제공한다.In another embodiment, a conductive polymer film; and an electrode on the conductive polymer film, wherein the conductive polymer film includes a first repeating unit derived from poly(3,4-ethylenedioxythiophene) (PEDOT) and poly(4- Styrene sulfonate) (Poly (4-styrenesulfonate, PSS) containing a compound containing a derived second repeating unit, and stored under the conditions of 95% relative humidity and temperature of 27 ° C. (0 hours) according to Equation 1 above Provided is a thermoelectric element in which a percentage of the thermoelectric reliability value according to Equation 1 after storage for 288 hours compared to the thermoelectric reliability value is 65% or more.

상기 전도성 고분자 필름에 관한 사항은 모두 전술한 바와 같다.All matters relating to the conductive polymer film are the same as described above.

상기 열전 소자에 있어서, 상기 전극은 은(Ag), 백금(Pt), 구리(Cu), 금(Au) 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택된 하나를 포함할 수 있다.In the thermoelectric element, the electrode may include one selected from the group consisting of silver (Ag), platinum (Pt), copper (Cu), gold (Au), and combinations thereof.

상기 열전 소자는 전술한 바와 같은 전도성 고분자 필름을 적용함으로써 우수한 습도 안정성 및 장기 신뢰성을 구현할 수 있다.The thermoelectric element can implement excellent humidity stability and long-term reliability by applying the conductive polymer film as described above.

이하에서는 본 발명의 구체적인 실시예들을 제시한다. 다만, 하기에 기재된 실시예들은 본 발명을 구체적으로 예시하거나 설명하기 위한 것에 불과하며, 이로서 본 발명이 제한되는 것은 아니다.Hereinafter, specific embodiments of the present invention are presented. However, the examples described below are only for specifically illustrating or explaining the present invention, and thus the present invention is not limited thereto.

<실시예 및 비교예><Examples and Comparative Examples>

비교예 1Comparative Example 1

유리 기판(25㎜ ㅧ 25㎜)을 증류수 및 이소프로필알코올(Isopropyl Alcohol) 하에서 초음파 처리하여 세척한 후 진공 오븐에서 12시간 동안 건조시켰다.A glass substrate (25 mm × 25 mm) was cleaned by ultrasonication under distilled water and isopropyl alcohol, and then dried in a vacuum oven for 12 hours.

PEDOT:PSS 용액(H.C. Starck GmbH社, Clevios PH 1000)을 5부피%의 디메틸설폭사이드(Dimethyl Sulfoxide, DMSO, Sigma Aldrich社)와 혼합하여 혼합 용액을 제조하고, 상기 혼합 용액을 30분 동안 교반하였다. 이어서, 상기 혼합 용액을 0.45㎛의 기공을 갖는 친수성 필터를 통해 여과시켰다.PEDOT: PSS solution (HC Starck GmbH, Clevios PH 1000) was mixed with 5% by volume of dimethyl sulfoxide (Dimethyl Sulfoxide, DMSO, Sigma Aldrich) to prepare a mixed solution, and the mixed solution was stirred for 30 minutes. . Then, the mixed solution was filtered through a hydrophilic filter having pores of 0.45 μm.

세척된 상기 유리 기판을 15분 동안 UV 또는 오존으로 처리하고, 상기 혼합 용액을 2300rpm 조건하에서 40초 동안 스핀 코팅하여 필름 전구체를 제조하였다. 상기 필름 전구체를 150℃에서 30분 동안 열처리하여 PEDOT:PSS 필름을 제조하였다. The washed glass substrate was treated with UV or ozone for 15 minutes, and the mixed solution was spin-coated under 2300 rpm conditions for 40 seconds to prepare a film precursor. The film precursor was heat-treated at 150° C. for 30 minutes to prepare a PEDOT:PSS film.

비교예 2Comparative Example 2

상기 비교예 1에서 제조된 상기 혼합 용액에 2부피%의 폴리에틸렌글리콜(PEG)을 혼합하였다. 세척된 상기 유리 기판을 15분 동안 UV 또는 오존으로 처리하고, 상기 PEG가 첨가된 혼합 용액을 2300rpm 조건하에서 40초 동안 스핀 코팅하여 필름 전구체를 제조하였다. 상기 필름 전구체를 150℃에서 30분 동안 열처리하여 PEG 용액 처리된 PEDOT:PSS 필름을 제조하였다.2% by volume of polyethylene glycol (PEG) was mixed with the mixed solution prepared in Comparative Example 1. The washed glass substrate was treated with UV or ozone for 15 minutes, and the PEG-added mixed solution was spin-coated for 40 seconds under 2300 rpm conditions to prepare a film precursor. The film precursor was heat-treated at 150° C. for 30 minutes to prepare a PEG solution-treated PEDOT:PSS film.

비교예 3Comparative Example 3

상기 비교예 1의 PEDOT:PSS 필름을 10-2Pa 압력의 폴리에틸렌글리콜(PEG) 증기 분위기 챔버 내에 150℃에서 15분 동안 위치시켜 PEG 증기 처리된 PEDOT:PSS 필름을 제조하였다. The PEDOT:PSS film of Comparative Example 1 was placed in a polyethylene glycol (PEG) vapor atmosphere chamber at a pressure of 10 -2 Pa at 150° C. for 15 minutes to prepare a PEG vapor-treated PEDOT:PSS film.

실시예 1Example 1

상기 비교예 1에서 제조된 상기 혼합 용액에 2부피%의 글리세롤(Glycerol)을 혼합하였다. 세척된 상기 유리 기판을 15분 동안 UV 또는 오존으로 처리하고, 상기 글리세롤이 첨가된 혼합 용액을 2300rpm 조건하에서 40초 동안 스핀 코팅하여 필름 전구체를 제조하였다. 상기 필름 전구체를 150℃에서 30분 동안 열처리하여 전도성 고분자 필름을 제조하였다.2% by volume of glycerol was mixed with the mixed solution prepared in Comparative Example 1. The washed glass substrate was treated with UV or ozone for 15 minutes, and the glycerol-added mixed solution was spin-coated for 40 seconds under 2300 rpm conditions to prepare a film precursor. The film precursor was heat-treated at 150° C. for 30 minutes to prepare a conductive polymer film.

실시예 2Example 2

상기 비교예 1에서 제조된 상기 필름 전구체를 10-2Pa 압력의 글리세롤(Glycerol) 증기 분위기 챔버 내에 150℃에서 15분 동안 위치시켜 전도성 고분자 필름을 제조하였다.The film precursor prepared in Comparative Example 1 was placed in a glycerol vapor atmosphere chamber at a pressure of 10 −2 Pa at 150° C. for 15 minutes to prepare a conductive polymer film.

<평가><Evaluation>

실험예 1: 필름 두께의 측정Experimental Example 1: Measurement of Film Thickness

실시예 및 비교예 각각의 필름의 두께는 알파-스텝 프로파일로 미터(Dektak Stylus Profilometer, Bruker, Billerica, MA, USA)를 사용하여 획득되었다. The thickness of each film in Examples and Comparative Examples was obtained using an alpha-step profilometer (Dektak Stylus Profilometer, Bruker, Billerica, MA, USA).

실험예 2: 필름의 탄성률의 측정 Experimental Example 2: Measurement of the elastic modulus of the film

실시예 및 비교예 각각의 필름의 탄성률은 AFM(원자력 현미경, Bruker, Billerica, MA, USA) 나노인덴테이션 팁(NICT-MTAP)을 사용하여 필름 상의 8개의 상이한 위치를 측정함으로써 얻어졌다. 구체적으로, AFM 탭핑(Tapping) 모드에서 측정되었다. 도 5 및 하기 표 4는 상기 비교예 및 실시예 각각의 필름에 대하여 측정된 탄성률(Elastic modulus, GPa)를 나타낸 것이다. The modulus of elasticity of each of the films of Examples and Comparative Examples was obtained by measuring eight different positions on the film using an AFM (Atomic Force Microscopy, Bruker, Billerica, MA, USA) nanoindentation tip (NICT-MTAP). Specifically, it was measured in AFM tapping mode. 5 and Table 4 below show the elastic modulus (GPa) measured for the films of Comparative Examples and Examples, respectively.

탄성률(GPa)Modulus of elasticity (GPa) 면내 열전도도(W/mK)In-plane thermal conductivity (W/mK) ZT(@300K)ZT (@300K) 비교예 1Comparative Example 1 3.23.2 -- 비교예 2Comparative Example 2 5.35.3 1.421.42 0.74 ㅧ 10-2 0.74 ㅧ 10 -2 비교예 3Comparative Example 3 3.33.3 1.121.12 1.14 ㅧ 10-2 1.14 ㅧ 10 -2 실시예 1Example 1 3.43.4 1.131.13 1.02 ㅧ 10-2 1.02 ㅧ 10 -2 실시예 2Example 2 3.83.8 1.201.20 1.15 ㅧ 10-2 1.15 ㅧ 10 -2

표 1을 참조할 때, 상기 용액/증기가 처리되지 않은 PEDOT:PSS 필름인 상기 비교예 1의 필름에 비하여 폴리에틸렌글리콜(PEG) 또는 글리세롤의 용액/증기 처리된 상기 비교예 2 내지 3 및 상기 실시예 1 내지 2 필름의 탄성률이 향상된 것을 알 수 있고, 이는 PEG 또는 글리세롤이 PEDOT:PSS 필름의 고분자와 가교 반응을 함으로써 가능할 수 있다. Referring to Table 1, compared to the film of Comparative Example 1, which is a PEDOT:PSS film in which the solution/steam is not treated, the solution/steam treatment of polyethylene glycol (PEG) or glycerol in Comparative Examples 2-3 and the above Examples Examples 1 and 2 It can be seen that the elastic modulus of the films is improved, which may be possible by cross-linking PEG or glycerol with the polymer of the PEDOT:PSS film.

상기 비교예 2와 같이 PEG 용액 처리된 필름의 경우, 상기 실시예 1 및 2의 필름에 비하여 더 높은 탄성률을 나타내는데, 이는 PEG의 상대적으로 높은 분자량에서 기인하는 것으로서, 결과적으로는 TE 효율을 나타내는 치수가 없는 성능 지수 ZT = S2σT /κ의 측면에서는 불리한 것으로 이해될 수 있다. 구체적으로, 상기 실시예 및 비교예의 각각의 필름에 대한 열전도성(κe = LσT, 여기서 L은 2.44 ㅧ 10-8 W/ΩK2의 Lorenz 수)에 대한 전자 기여는 유사하다. 이때, 상기 비교예 2 내지 3 및 실시예 1 내지 2 필름의 면내 열전도도(κ, W/mK)는 표 4에 기재한 바와 같고, 이때, 300K에서의 ZT 값도 대략 표 4에 기재한 바와 같다. In the case of the PEG solution-treated film as in Comparative Example 2, it exhibits a higher modulus of elasticity compared to the films of Examples 1 and 2, which is due to the relatively high molecular weight of PEG, and as a result, a dimension indicating TE efficiency. It can be understood as disadvantageous in terms of figure of merit ZT = S 2 σT /κ without . Specifically, the electron contribution to the thermal conductivity (κe = LσT, where L is the Lorenz number of 2.44 X 10 -8 W/ΩK 2 ) for each of the films of Examples and Comparative Examples is similar. At this time, the in-plane thermal conductivity (κ, W/mK) of the films of Comparative Examples 2 to 3 and Examples 1 to 2 is as described in Table 4, and at this time, the ZT value at 300K is also approximately as described in Table 4 same.

표 1을 참조할 때, 용액 처리라는 동일한 처리 조건 하에서 PEG 처리된 비교예 2의 필름은 글리세롤 처리된 실시예 1의 필름에 비하여 높은 면내 열전도도 값을 나타내었다. 반면, 증기 처리라는 동일한 처리 조건 하에서는 PEG 처리된 비교예 3의 필름이 글리세롤 처리된 실시예 2의 필름에 비하여 낮은 면내 열전도도를 나타내었다. 그 결과, 글리세롤 용액 처리된 실시예 1의 필름의 ZT는 PEG 용액 처리된 비교예 2의 필름의 ZT보다 더 높았고, 글리세롤 증기 처리된 실시예 2의 필름이 가장 높은 ZT 값을 나타내었는바, 열전 소자 효율 측면에서 글리세롤이 PEG보다 유리한 것을 확인할 수 있었다. 종합적으로 판단할 때, 상기 실시예 1 및 2의 필름은 후술하는 신뢰성 측면과 더불어 상대적으로 높은 탄성률을 나타내므로 상기 비교예 2 내지 3의 필름보다 우수한 성능을 구현하는 것을 확인할 수 있다.Referring to Table 1, the film of Comparative Example 2 treated with PEG under the same treatment conditions as solution treatment showed a higher in-plane thermal conductivity value than the film of Example 1 treated with glycerol. On the other hand, under the same treatment conditions of steam treatment, the PEG-treated film of Comparative Example 3 exhibited lower in-plane thermal conductivity than the glycerol-treated film of Example 2. As a result, the ZT of the film of Example 1 treated with glycerol solution was higher than the ZT of the film of Comparative Example 2 treated with PEG solution, and the film of Example 2 treated with glycerol vapor showed the highest ZT value. It was confirmed that glycerol is more advantageous than PEG in terms of device efficiency. Comprehensively, since the films of Examples 1 and 2 exhibit a relatively high modulus of elasticity in addition to the reliability aspect to be described later, it can be confirmed that they implement superior performance than the films of Comparative Examples 2 and 3.

실험예 3: 필름의 FTIR 스펙트럼의 측정Experimental Example 3: Measurement of the FTIR spectrum of the film

각각의 필름의 푸리에-변형 적외선(FTIR) 스펙트럼을 퍼킨엘머 프론티어(FerkinElmer Frontier) FT-NIR/MIR 분광계 (PerkinElmer Inc., Waltham, MA, USA))로 기록하였다. Fourier-transform infrared (FTIR) spectra of each film were recorded with a FerkinElmer Frontier FT-NIR/MIR spectrometer (PerkinElmer Inc., Waltham, MA, USA).

도 1은 상기 실시예 2의 필름의 FTIR 스펙트럼을 나타낸 것이다. 상기 실시예 2의 FTIR 스펙트럼을 자세히 분석하기 위하여, 순수 폴리(4-스티렌설포네이트(PSS) 및 글리세롤(Glycerol)의 FTIR 스펙트럼을 함께 나타내었다. 1 shows the FTIR spectrum of the film of Example 2. In order to analyze the FTIR spectrum of Example 2 in detail, the FTIR spectrum of pure poly(4-styrenesulfonate (PSS) and glycerol) was shown together.

상기 실시예 2의 필름의 경우 PSS 스펙트럼과 비교하여, 2782cm-1에서 새로운 피크가 나타났으며, 이는 글리세롤 증기에 의하여 화학적으로 변형된 PSS의 C-H 진동에 해당한다. 또한 1176cm-1 및 1350cm-1에서 두 개의 피크가 발생했으며 이는 방향족 설포네이트 에스테르 그룹(SO)의 진동과 일치한다. 이러한 변화는 설폰산기(-SO3H)와 히드록시기(-OH) 사이의 공유 결합의 형성을 증명한다. 글리세롤 증기가 PSS 필름 상에 증착되고 PSS의 설폰산과 글리세롤의 하이드록시기가 반응하는 것을 확인할 수 있다. In the case of the film of Example 2, compared with the PSS spectrum, a new peak appeared at 2782 cm -1 , which corresponds to the CH vibration of PSS chemically modified by glycerol vapor. Also, two peaks occurred at 1176 cm -1 and 1350 cm -1 , which are consistent with the vibration of the aromatic sulfonate ester group (SO). This change demonstrates the formation of a covalent bond between the sulfonic acid group (-SO 3 H) and the hydroxyl group (-OH). It can be seen that glycerol vapor is deposited on the PSS film and the sulfonic acid of PSS and the hydroxyl group of glycerol react.

또한, 도 2는 상기 실시예 1의 필름의 FTIR 스펙트럼을 나타낸 것이다. 상기 실시예 1의 FTIR 스펙트럼을 자세히 분석하기 위하여 순수 PSS의 FTIR 스펙트럼을 함께 나타내었다. 상기 실시예 1의 필름에서 새롭게 나타난 1352cm-1의 피크는 방향족 설포네이트 에스테르 그룹(SO)의 존재를 나타낸다.In addition, Figure 2 shows the FTIR spectrum of the film of Example 1. In order to analyze the FTIR spectrum of Example 1 in detail, the FTIR spectrum of the pure PSS was also shown. A peak at 1352 cm -1 newly appeared in the film of Example 1 indicates the presence of an aromatic sulfonate ester group (SO).

실험예 4: 필름의 XPS 스펙트럼의 측정Experimental Example 4: Measurement of the XPS spectrum of the film

각각의 필름의 X선 광전자 분광법(XPS) 스펙트럼은 SIGMA PROBE 모델 (Thermo VG Scientific, East Grinstead, UK)을 사용하여 각 필름에 대한 5개의 상이한 샘플로부터 획득되었다.X-ray photoelectron spectroscopy (XPS) spectra of each film were obtained from 5 different samples for each film using a SIGMA PROBE model (Thermo VG Scientific, East Grinstead, UK).

하기 표 2에 나타난 바와 같이, 비교예 2의 폴리에틸렌글리콜(PEG)용액 처리 필름과 비교예 3의 폴리에틸렌글리콜(PEG) 증기 처리된 필름의 산소(O1s) 원자 백분율(%)은 비교예 1의 PEDOT:PSS 필름의 원자 백분율(%)보다 높다. 그러나, 실시예 1의 글리세롤 용액 처리 필름 및 실시예 2의 글리세롤 증기 처리 필름의 경우, 비교예 1의 PEDOT:PSS 필름의 산소(O1s) 원자 백분율(%)과 비교하여 변화가 크지 않은 것을 확인할 수 있었고, 특히 실시예 2의 글리세롤 증기 처리 필름의 경우 상기 비교예 1의 PEDOT:PSS 필름의 산소 원자 백분율(%)에 비하여 실질적으로 변화가 거의 없는 것을 확인할 수 있었다. 필름 내의 산소 원자는 습한 조건 하에서 수소 결합 등에 의하여 물 분자를 유도하기 때문에 습도 안정성 측면에서 불리한 요소이다. 이러한 관점에서, 글리세롤 용액/증기 처리 필름의 경우 폴리에틸렌글리콜(PEG) 용액/증기 처리 필름 대비 습도 안정성 향상에 유리한 것을 확인할 수 있었다.As shown in Table 2 below, the oxygen (O1s) atomic percentage (%) of the polyethylene glycol (PEG) solution-treated film of Comparative Example 2 and the polyethylene glycol (PEG) vapor-treated film of Comparative Example 3 was PEDOT of Comparative Example 1 : Higher than the atomic percentage (%) of the PSS film. However, in the case of the glycerol solution-treated film of Example 1 and the glycerol vapor-treated film of Example 2, it can be confirmed that there is no significant change compared to the oxygen (O1s) atomic percentage (%) of the PEDOT:PSS film of Comparative Example 1 In particular, in the case of the glycerol vapor-treated film of Example 2, it was confirmed that there was substantially no change compared to the oxygen atom percentage (%) of the PEDOT:PSS film of Comparative Example 1. Oxygen atoms in the film are disadvantageous in terms of humidity stability because they induce water molecules by hydrogen bonding or the like under humid conditions. From this point of view, it was confirmed that the glycerol solution/steam-treated film was advantageous in improving humidity stability compared to the polyethylene glycol (PEG) solution/steam-treated film.

하기 표 2를 참조할 때, 일 구현예에 따른 상기 전도성 고분자 필름의 XPS 스펙트럼으로부터 도출된 산소(O1s) 원자 백분율(%)은 약 27% 미만일 수 있고, 예를 들어, 약 26% 미만일 수 있고, 예를 들어, 약 25% 미만일 수 있고, 예를 들어, 약 20% 이상, 약 27% 미만일 수 있고, 예를 들어, 약 20% 이상, 약 26% 미만일 수 있고, 예를 들어, 약 20% 이상, 약 25% 미만일 수 있다.Referring to Table 2 below, the oxygen (O1s) atomic percentage (%) derived from the XPS spectrum of the conductive polymer film according to an embodiment may be less than about 27%, for example, it may be less than about 26% and , for example, less than about 25%, for example, greater than or equal to about 20%, less than about 27%, such as greater than or equal to about 20%, less than about 26%, such as about 20 % or more, but less than about 25%.

O1s 원자 백분율(%)O1s Atomic Percentage (%) 비교예 1Comparative Example 1 23,2723,27 비교예 2Comparative Example 2 27,9527,95 비교예 3Comparative Example 3 27.3627.36 실시예 1Example 1 25.2725.27 실시예 2Example 2 24.0524.05

하기 표 3을 참조할 때, 일 구현예에 따른 상기 전도성 고분자 필름의 제조방법으로 제조된 전도성 고분자 필름의 경우, 제조 과정 중의 상기 수학식 3으 로 계산되는 산소 원자 증가율(%)이 약 10% 미만일 수 있고, 예를 들어, 약 9% 미만일 수 있고, 예를 들어, 약 5% 미만일 수 있다. 이를 통하여, 일 구현예에 따른 제조방법으로 제조된 전도성 고분자 필름이 이를 적용한 소자에 우수한 습도 안정성 및 신뢰성을 부여하는 이점을 갖는 것을 확인할 수 있었다.Referring to Table 3 below, in the case of the conductive polymer film prepared by the method for preparing the conductive polymer film according to one embodiment, the oxygen atom increase rate (%) calculated by Equation 3 during the manufacturing process is about 10% It can be less than, for example, less than about 9%, for example, less than about 5%. Through this, it was confirmed that the conductive polymer film prepared by the manufacturing method according to the embodiment has the advantage of imparting excellent humidity stability and reliability to the device to which it is applied.

상기 수학식 3에서 AP2는 용액/증기 처리 후 필름의 XPS 스펙트럼 상 산소(O1s) 원자 백분율(%) 값이고, AP1은 용액/증기 처리 전 필름의 XPS 스펙트럼 상 산소(O1s) 원자 백분율(%) 값이다. In Equation 3, AP2 is the oxygen (O1s) atomic percentage (%) value on the XPS spectrum of the film after solution/steam treatment, and AP1 is the oxygen (O1s) atomic percentage (%) on the XPS spectrum of the film before solution/steam treatment (%) is the value

상기 비교예 1이 상기 비교예 2 내지 3 및 실시예 1 내지 2의 필름을 제조함에 있어서 용액/증기 처리 전의 필름이며, 상기 비교예 2 내지 3 및 상기 실시예 1 내지 2의 필름이 각각 소정의 용액/증기 처리 후 필름에 해당한다. Comparative Example 1 is a film before solution/steam treatment in preparing the films of Comparative Examples 2 to 3 and Examples 1 to 2, and the films of Comparative Examples 2 to 3 and Examples 1 to 2 are each predetermined Corresponds to film after solution/steam treatment.

산소 원자 증가율(%)Oxygen atom increase rate (%) 비교예 1Comparative Example 1 -- 비교예 2Comparative Example 2 20.1120.11 비교예 3Comparative Example 3 17.5817.58 실시예 1Example 1 8.598.59 실시예 2Example 2 3.353.35

실험예 5: 필름의 접촉각의 측정Experimental Example 5: Measurement of the contact angle of the film

각각의 필름 상의 물에 대한 접촉각은 접촉각 분석기(수원시, 표면전기광학 (Penix-10))를 사용하여 측정하였다. 3개의 필름의 접촉각은 4개의 상이한 위치를 측정함으로써 획득되었다.The contact angle with respect to water on each film was measured using a contact angle analyzer (Suwon-si, Surface Electro-optical (Penix-10)). The contact angles of the three films were obtained by measuring four different positions.

도 10 및 표 4는 상기 비교예 1 및 2와 상기 실시예 1 및 2의 필름에 대한 접촉각(Contact angle)을 나타낸 그래프 및 표이다. 10 and Table 4 are graphs and tables showing contact angles for the films of Comparative Examples 1 and 2 and Examples 1 and 2;

접촉각(@물, ㅀ)Contact angle (@water, ㅀ) 비교예 1Comparative Example 1 30.130.1 비교예 2Comparative Example 2 30.630.6 실시예 1Example 1 31.231.2 실시예 2Example 2 41.541.5

일 구현예에 따른 상기 전도성 고분자 필름은 물에 대한 접촉각이 약 31ㅀ초과일 수 있고, 예를 들어, 약 35°초과일 수 있고, 예를 들어, 약 40°초과일 수 있다. The conductive polymer film according to an embodiment may have a contact angle with respect to water of greater than about 31°, for example, greater than about 35°, for example, greater than about 40°.

도 10 및 표 4를 참조할 때, 상기 실시예 1 및 2의 글리세롤이 처리된 필름은 상기 비교에 1의 무처리 PEDOT:PSS 필름에 비해서 높은 접촉각을 갖는다. 이는 상기 실시예 1 및 2의 필름이 소수성을 나타내는 것을 의미하며, 보다 높은 가교 밀도를 나타내는 것을 의미한다고 볼 수 있다. 또한, 상기 실시예 1 및 2의 필름은 PEG 용액 처리된 상기 비교예 2의 필름에 비해서도 높은 접촉각을 나타낸다. 즉, 글리세롤 처리된 필름의 경우 PEG 처리 필름에 비하여 높은 가교 밀도 및 소수성을 나타내는 것을 확인할 수 있다. 이는 상기 실시예 1 및 2의 필름이 상기 비교예 2의 필름에 비하여 습도 신뢰성 측면 및 탄성률 측면에서 유리하다는 것을 보여주는 것이다. 상기 실시예 1 및 2의 경우, 글리세롤 증기 처리된 상기 실시예 2의 필름이 글리세롤 용액 처리된 상기 실시예 1의 필름보다 더 향상된 습도 신뢰성 및 탄성률을 나타내는 것을 확인할 수 있다. 10 and Table 4, the glycerol-treated films of Examples 1 and 2 have a higher contact angle than the untreated PEDOT:PSS film of Comparative 1 above. This means that the films of Examples 1 and 2 show hydrophobicity, which can be seen to mean that they exhibit a higher crosslinking density. In addition, the films of Examples 1 and 2 exhibit a higher contact angle compared to the film of Comparative Example 2 treated with PEG solution. That is, it can be seen that the glycerol-treated film exhibits higher crosslinking density and hydrophobicity compared to the PEG-treated film. This shows that the films of Examples 1 and 2 are advantageous in terms of humidity reliability and elasticity compared to the films of Comparative Example 2. In the case of Examples 1 and 2, it can be seen that the glycerol vapor-treated film of Example 2 exhibits improved humidity reliability and elastic modulus than the film of Example 1 treated with glycerol solution.

실험예 6: 열전 특성의 평가Experimental Example 6: Evaluation of thermoelectric properties

각각의 필름 상에 10-4Pa 압력 조건 하에서 마스크(Shadow Mask)를 이용하여 70nm 두께의 금(Au) 전극을 열-증착 하였다. 도 12의 (a)는 각각의 필름(20) 상에 2개의 금(Au) 전극(10)이 증착된 사진을 게재한 것이고, 도 12의 (b)는 열전 특성 평가를 이한 소자의 개략적인 측면도를 도시한 것이다. 도 12를 참조할 때, 상기 2개의 금 전극(10)의 각각의 길이(L) 및 폭(W)은 17mm 및 8mm이고, 두 전극 사이의 거리(d)는 2mm가 되도록 제조되었다. 이어서, 2개의 K형 열전대(Extech, EA15, 타이페이, 대만) 및 전류-전압(I-V) 프로브(30)를 각각 동일한 거리(10mm 간격)로 금 전극(10)에 부착하였다.A gold (Au) electrode having a thickness of 70 nm was thermally-deposited on each film using a shadow mask under a pressure of 10 −4 Pa. FIG. 12 (a) shows a photograph in which two gold (Au) electrodes 10 are deposited on each film 20 , and FIG. 12 ( b ) is a schematic diagram of a device that has been evaluated for thermoelectric properties. A side view is shown. Referring to FIG. 12 , the length L and width W of each of the two gold electrodes 10 were 17 mm and 8 mm, and the distance d between the two electrodes was manufactured to be 2 mm. Then, two K-type thermocouples (Extech, EA15, Taipei, Taiwan) and a current-voltage (IV) probe 30 were respectively attached to the gold electrode 10 at the same distance (10 mm interval).

식 S = △V/△T로부터 S가 계산되었으며, 여기서 △V 및 △T는 각각 필름의 냉온면과 고온면 사이의 전압차 및 온도차이다. △V 및 △T는 각각 Agilent 3458A 디지털 멀티 미터(Agilent Technologies Inc., 미국 캘리포니아 주 산타 클라라, 입력 임피던스 >10GΩ) 및 Extech EA15를 사용하여 측정되었다. 모든 기기는 컴퓨터에 연결되었으며 LabView 소프트웨어(버전 2017, National Instruments, Austin, TX, USA)에 의해 제어되었다. 측정 설정의 정확성을 확인하기 위해 순수 니켈 포일(foil)의 절대 제벡 계수(Seebeck coefficient)를 측정하고 -20.2±0.4 μV/K의 합리적인 값을 얻었다. 각각의 필름의 열전도율(κ)은 κ가 탄성 계수의 제곱근에 비례한다는 관계를 사용하여 계산되었다. 상기 비교예 1의 필름의 면내 열전도율(κ)에 대해 보고된 값은 1.10 W/mK였다. 시트 저항(Rs)은 방정식 σ = 1/(Rsㅧt)에 기초하여, σ를 계산하기 위한 4-포인트 프로브 시스템으로부터 획득되었다. 여기서 t는 필름의 두께이다.S was calculated from the equation S = ΔV/ΔT, where ΔV and ΔT are the voltage difference and temperature difference between the hot and cold side of the film, respectively. ΔV and ΔT were measured using an Agilent 3458A digital multimeter (Agilent Technologies Inc., Santa Clara, CA, input impedance >10 GΩ) and Extech EA15, respectively. All instruments were connected to a computer and controlled by LabView software (version 2017, National Instruments, Austin, TX, USA). To check the accuracy of the measurement setup, the absolute Seebeck coefficient of pure nickel foil was measured and a reasonable value of -20.2±0.4 μV/K was obtained. The thermal conductivity (κ) of each film was calculated using the relationship that κ is proportional to the square root of the modulus of elasticity. The reported value for the in-plane thermal conductivity (κ) of the film of Comparative Example 1 was 1.10 W/mK. The sheet resistance (Rs) was obtained from a four-point probe system to calculate σ, based on the equation σ = 1/(Rs t). where t is the thickness of the film.

도 3은 상기 비교예 및 실시예 각각의 필름에 대하여 전기 전도도(σ, S/cm) 및 제백 계수(S, Seebeck Coefficient, μV/K)를 나타낸 그래프이다. 도 3을 참조할 때, 상기 비교예 2와 같이 폴리에틸렌글리콜(PEG) 용액 처리된 필름은 전기 전도도(σ)가 가장 낮은 값을 나타내었고, 상기 실시예 2와 같이 글리세롤 증기 처리된 필름의 제백 계수(S)는 가장 높은 값을 나타내었다. 3 is a graph showing electrical conductivity (σ, S/cm) and Seebeck coefficient (S, Seebeck Coefficient, μV/K) for each of the films of Comparative Examples and Examples. 3, as in Comparative Example 2, the polyethylene glycol (PEG) solution-treated film exhibited the lowest electrical conductivity (σ), and the Seebeck coefficient of the glycerol vapor-treated film as in Example 2 (S) showed the highest value.

도 4는 상기 비교예 및 실시예 각각의 필름에 대한 역률(Power Factor, PF, μW/mK2)을 나타낸 그래프이다. 도 4를 참조할 때, 용액 처리 또는 증기 처리 중 동일한 처리 공정 하에서 글리세롤 처리된 필름의 PF가 폴리에틸렌글리콜(PEG) 처리된 필름의 PF보다 높게 나타나는 것을 확인할 수 있다. 또한, 상기 실시예 2와 같이 글리세롤 증기 처리된 필름의 경우 가장 높은 PF 값을 나타내는 것을 확인할 수 있었다. 4 is a graph showing the power factor (Power Factor, PF, μW/mK 2 ) for each of the films of Comparative Examples and Examples. Referring to FIG. 4 , it can be seen that the PF of the glycerol-treated film is higher than the PF of the polyethylene glycol (PEG)-treated film under the same treatment process during solution treatment or steam treatment. In addition, as in Example 2, it was confirmed that the glycerol vapor-treated film exhibited the highest PF value.

실험예 7: 습도 안정성 평가Experimental Example 7: Humidity stability evaluation

아크릴 판 재질이고, 폭ㅧ길이ㅧ높이가 300㎜ㅧ300㎜ㅧ300㎜인 챔버를 준비하고, 챔버 내부의 상대 습도를 조절하기 위한 가습기를 구비하였다. 상기 실시예 1 내지 2 및 상기 비교예 1 내지 2의 필름에 대하여, 상대 습도 95% 및 온도 27℃ 조건 하의 상기 챔버 내에 각각의 필름을 위치시키기 전의 제백 계수(S, Seebeck Coefficient, μV/K) 값와 면저항(Rs, Ohm/sq) 값을 측정하였고, 상기 챔버에 위치시킨 후 288시간 경과 후의 각각의 필름의 S와 Rs를 측정하였다. 습도 안정성의 정확한 평가를 위하여 서로 다른 시간 동안 상기 챔버 내에 배치된 필름들의 S 및 Rs 값은 초기 값(0h)으로 정규화하였다. 각각의 필름의 S 및 Rs 값을 기초로 초기(0시간) 및 288시간 경과 후의 상기 수학식 1 에 의한 필름의 열전 신뢰도 값을 구하였다. 또한, 각각의 필름에 대하여 초기 열전 신뢰도 값 대비 288시간 처리 후의 열전 신뢰도 값의 백분율도 산출하였다. 그 결과는 하기 표 5와 같다. A chamber made of an acrylic plate and having a width x length x height of 300 mm x 300 mm x 300 mm was prepared, and a humidifier was provided to control the relative humidity inside the chamber. For the films of Examples 1 and 2 and Comparative Examples 1 and 2, the Seebeck coefficient (S, Seebeck Coefficient, μV/K) before placing each film in the chamber under the conditions of 95% relative humidity and 27° C. Values and sheet resistance (Rs, Ohm/sq) values were measured, and S and Rs of each film were measured 288 hours after being placed in the chamber. For accurate evaluation of humidity stability, the S and Rs values of the films placed in the chamber for different times were normalized to the initial value (0h). Based on the S and Rs values of each film, the thermoelectric reliability values of the films according to Equation 1 after the initial (0 hours) and 288 hours have elapsed were obtained. In addition, the percentage of the thermoelectric reliability value after 288 hours of treatment compared to the initial thermoelectric reliability value for each film was also calculated. The results are shown in Table 5 below.

비교예 1Comparative Example 1 비교예 2Comparative Example 2 실시예 1Example 1 실시예 2Example 2 0시간0 hours SS 20.2220.22 18.6618.66 18.8018.80 20.9020.90 RsRs 55.6455.64 72.9672.96 65.6065.60 63.0463.04 288시간288 hours SS 40.3340.33 34.6034.60 31.3931.39 32.2132.21 RsRs 134.23134.23 150.90150.90 136.49136.49 125.08125.08 열전 신뢰도 (Rs/S2)Thermoelectric Reliability (Rs/S 2 ) 0시간0 hours 0.1360.136 0.2100.210 0.1860.186 0.1440.144 288시간288 hours 0.0830.083 0.1260.126 0.1390.139 0.1210.121 백분율(%)percentage(%) 60.64%60.64% 60.16%60.16% 74.63%74.63% 83.54%83.54%

상기 표 5를 참조할 때, 일 구현예에 따른 상기 전도성 고분자 필름은, 상대습도 95% 및 온도 27℃의 조건 하에서 보관하기 전(0시간) 상기 수학식 1에 의한 열전 신뢰도 값 대비 288시간 보관한 후의 상기 수학식 1에 의한 열전 신뢰도 값의 백분율이 약 65% 이상, 예를 들어, 약 70% 이상, 예를 들어, 약 74% 이상, 예를 들어, 약 80% 이상일 수 있다. 상기 실시예 1 및 실시예 2의 필름의 경우, 상기 비교예 1 및 비교예 2의 필름에 비하여 상대습도 95% 및 온도 27℃의 습한 가혹 조건 하에서의 열전 신뢰도의 유지 정도가 크게 향상된 것을 확인할 수 있다. Referring to Table 5, the conductive polymer film according to an embodiment was stored for 288 hours compared to the thermoelectric reliability value according to Equation 1 before storage (0 hours) under the conditions of 95% relative humidity and 27° C. The percentage of the thermoelectric reliability value according to Equation 1 after the completion of the operation may be about 65% or more, for example, about 70% or more, for example, about 74% or more, for example, about 80% or more. In the case of the films of Examples 1 and 2, compared to the films of Comparative Examples 1 and 2, it can be seen that the retention of thermoelectric reliability is greatly improved under humid harsh conditions of 95% relative humidity and 27 ° C. .

도 6은 상기 비교예 1 내지 2 및 상기 실시예 1 내지 2의 필름을 상기 챔버 내에 위치시키고 시간에 따른 1/S의 정규화 값(Normalized 1/S)을 나타낸 그래프이다. 도 6을 참조할 때, 상기 비교예 1 내지 2 및 상기 실시예 1 내지 2의 필름의 시간에 따른 1/S의 정규화 값은 15% 정도의 오차 범위 내에서 거의 변화하지 않는 것을 알 수 있다. 도 7은 상기 비교예 1 내지 2 및 상기 실시예 1 내지 2의 필름을 상기 챔버 내에 위치시키고 시간에 따른 1/Rs의 정규화 값(Normalized 1/Rs)을 나타낸 그래프이다. 도 7을 참조할 때 상기 필름의 1/Rs 정규화 값은 1/S의 정규화 값과 달리 챔버 저장 시간이 증가함에 따라 감소하는 것을 알 수 있다. 상기 도 6 및 도 7을 참조할 때, 상기 실시예 1 내지 2의 글리세롤 용액/증기 처리된 필름은 상기 비교예 2의 PEG 용액 처리된 필름에 비하여 1/S 및 1/Rs 값이 높은 것을 확인할 수 있고, 이는 상기 실시예 1 내지 2의 필름이 상기 비교예 2의 필름보다 열전 소자의 성능 향상에 긍정적임을 시사하는 것으로 볼 수 있다. 6 is a graph showing the normalized value (Normalized 1/S) of 1/S with respect to time after placing the films of Comparative Examples 1 and 2 and Examples 1 and 2 in the chamber. Referring to FIG. 6 , it can be seen that the normalized value of 1/S of the films of Comparative Examples 1 and 2 and Examples 1 and 2 with time hardly changes within an error range of about 15%. 7 is a graph showing the normalized value of 1/Rs (Normalized 1/Rs) with time after placing the films of Comparative Examples 1 and 2 and Examples 1 and 2 in the chamber. Referring to FIG. 7 , it can be seen that the normalized value of 1/Rs of the film decreases as the chamber storage time increases, unlike the normalized value of 1/S. 6 and 7, the glycerol solution/steam-treated film of Examples 1 and 2 has higher 1/S and 1/Rs values compared to the PEG solution-treated film of Comparative Example 2 This can be seen as suggesting that the films of Examples 1 and 2 are more positive than the films of Comparative Example 2 in improving the performance of the thermoelectric element.

일 구현예에 따른 상기 전도성 고분자 필름은 상대습도 95% 및 온도 27℃의 조건 하에서 보관하기 전(0시간) 1/PF 값 대비 288시간 보관한 후의 1/PF 값의 백분율이 약 65% 이상, 예를 들어, 약 70% 이상, 예를 들어, 약 80% 이상일 수 있다. The conductive polymer film according to one embodiment has a ratio of 1/PF value after storage for 288 hours compared to 1/PF value before (0 hours) stored under conditions of 95% relative humidity and 27° C. of temperature is about 65% or more, For example, it can be about 70% or more, such as about 80% or more.

도 8 및 도 9는 각각 상기 비교예 1 내지 2 및 상기 실시예 1 내지 2의 필름을 상기 챔버에 위치시키고 시간이 지남에 따른 1/PF 정규화 값(Normalized 1/PF) 및 PF(μW/mK2) 값을 나타낸 그래프이다. 도 8을 참조할 때, 글리세롤 용액 처리된 상기 실시예 1의 필름의 1/PF 값은 상기 챔버 보관 전 값 대비 상기 챔버에 288시간 보관 후 1/PF 값이 백분율이 75%인 것을 확인할 수 있었고, 글리세롤 증기 처리된 상기 실시예 2의 필름의 경우, 82%로서 더 높은 신뢰성을 나타내는 것을 확인할 수 있었다. 반면, 상기 비교예 2의 PEG 용액 처리된 필름의 경우 동일 계산 값이 57%에 불과하였다. 8 and 9 show 1/PF normalized values (Normalized 1/PF) and PF (μW/mK) over time after placing the films of Comparative Examples 1 and 2 and Examples 1 and 2 in the chamber, respectively. 2 ) It is a graph showing the values. Referring to FIG. 8, the 1/PF value of the film of Example 1 treated with the glycerol solution was 75% of the 1/PF value after 288 hours storage in the chamber compared to the value before storage in the chamber. , in the case of the film of Example 2 treated with glycerol vapor, it was confirmed that it exhibited higher reliability as 82%. On the other hand, in the case of the PEG solution-treated film of Comparative Example 2, the same calculated value was only 57%.

일 구현예에 따른 상기 전도성 고분자 필름은 상대습도 95% 및 온도 27℃의 조건 하에서 보관하기 전(0시간) PEDOT 대 PSS의 원소 조성비(R1)에 대한 288시간 보관 후의 PEDOT 대 PSS의 원소 조성비(R1)의 상기 수학식 2에 의한 PEDOT/PSS 증가율(%)이 약 40% 이하일 수 있고, 예를 들어, 약 30% 이하일 수 있고, 예를 들어, 약 25% 이하일 수 있고, 예를 들어, 약 20% 이하일 수 있다. The conductive polymer film according to one embodiment has an elemental composition ratio ( The PEDOT / PSS increase rate (%) by Equation 2 of R1) may be about 40% or less, for example, about 30% or less, for example, about 25% or less, for example, It may be about 20% or less.

PEDOT 대 PSS의 원자 조성비Atomic composition ratio of PEDOT to PSS PEDOT/PSS
증가율(%)
PEDOT/PSS
Increase (%)
0시간0 hours 288시간288 hours 비교예 1Comparative Example 1 0.450.45 0.850.85 88.8988.89 비교예 2Comparative Example 2 0.510.51 0.720.72 41.1841.18 실시예 1Example 1 0.510.51 0.610.61 19.6119.61 실시예 2Example 2 0.530.53 0.620.62 16.9816.98

PEDOT과 PSS의 복합체를 포함하는 필름에 있어서, PSS는 흡습성 성분으로 습한 환경에서 물 분자와의 수소 결합을 통해 다른 화학적 조성으로 전환된다. 즉, 습한 환경에서 처리하기 전에 비하여 이후의 PSS의 함유량이 감소하게 되고, PEDOT 대 PSS의 값은 증가하게 된다. In a film comprising a complex of PEDOT and PSS, PSS is a hygroscopic component and is converted into a different chemical composition through hydrogen bonding with water molecules in a humid environment. That is, the content of PSS is decreased after treatment in a humid environment compared to before treatment, and the value of PEDOT versus PSS is increased.

도 11 및 상기 표 6을 참조할 때, 글리세롤 용액/증기 처리된 상기 실시예 1 및 실시예 2의 필름은 습한 환경 하에서 처리한 전후의 PEDOT/PSS 증가율이 20% 미만으로서, PEDOT/PSS 증가율이 40%를 초과하는 상기 비교예 2의 PEG 용액 처리 필름에 비하여 우수한 습도 안정성을 나타내는 것을 확인할 수 있다. 즉, 상기 실시예 1 및 2와 같은 글리세롤 처리된 필름, 특히, 상기 실시예 2와 같이 글리세롤 증기 처리된 필름의 경우, 글리세롤 처리에 따라 강화된 소수성을 가질 수 있고, 물 분자에 대해서 변화하지 않는 PEDOT 대 PSS의 화학적 조성을 유지하여 상기 전도성 고분자 필름을 적용한 열전 소자에 우수한 신뢰성 및 안정성을 부여할 수 있다. 11 and Table 6, the films of Examples 1 and 2 treated with glycerol solution/steam showed a PEDOT/PSS increase rate of less than 20% before and after treatment under a humid environment, and the PEDOT/PSS increase rate was It can be confirmed that the PEG solution treatment film of Comparative Example 2, which exceeds 40%, exhibits excellent humidity stability. That is, in the case of the glycerol-treated films as in Examples 1 and 2, in particular, the glycerol vapor-treated films as in Example 2, may have enhanced hydrophobicity according to the glycerol treatment, and do not change with respect to water molecules By maintaining the chemical composition of PEDOT versus PSS, excellent reliability and stability can be imparted to the thermoelectric device to which the conductive polymer film is applied.

전술한 바와 같이, 일 구현예에 따른 상기 전도성 고분자 필름은 열전 특성이 우수할 뿐만 아니라, 습한 환경에서 신뢰성이 우수한 이점을 갖는다. 상기 전도성 고분자 필름의 제조방법은 상기 이점의 실질적인 구현이 가능한 전도성 고분자 필름을 제조할 수 있는 효율적인 방법을 제공할 수 있다. 또한 상기 열전 소자는 상기 전도성 고분자 필름을 포함함으로써 높은 소자 신뢰성, 특히, 우수한 습도 안정성을 구현할 수 있다.As described above, the conductive polymer film according to an exemplary embodiment has excellent thermoelectric properties as well as excellent reliability in a humid environment. The method for producing the conductive polymer film may provide an efficient method for producing a conductive polymer film capable of practically realizing the above advantages. In addition, since the thermoelectric device includes the conductive polymer film, high device reliability, particularly, excellent humidity stability may be realized.

10: 전극
20: 필름
30: I-V 프로브
L: 전극의 길이
W: 전극의 폭
d: 전극 간 거리
10: electrode
20: film
30: IV probe
L: length of electrode
W: width of electrode
d: distance between electrodes

Claims (13)

폴리(3,4-에틸렌디옥시티오펜)(Poly(3,4-Ethylenedioxythiophene), PEDOT) 유래 제1 반복 단위와 폴리(4-스티렌설포네이트)(Poly(4-styrenesulfonate, PSS) 유래 제2 반복 단위를 포함하는 화합물을 함유하며,
상대습도 95% 및 온도 27℃의 조건 하에서 보관하기 전(0시간) 하기 수학식 1에 의한 열전 신뢰도 값 대비 288시간 보관한 후의 하기 수학식 1에 의한 열전 신뢰도 값의 백분율이 65% 이상인,
전도성 고분자 필름:
[수학식 1]
Figure pat00005

상기 수학식 1에서 Rs는 면저항(Ohm/sq) 값이고, S는 제백 계수(Seebeck Coefficient, μV/K) 값이다.
A first repeating unit derived from poly(3,4-ethylenedioxythiophene) (PEDOT) and a second repeat derived from poly(4-styrenesulfonate, PSS) contains a compound comprising units,
The percentage of the thermoelectric reliability value according to the following Equation 1 after storage for 288 hours compared to the thermoelectric reliability value according to Equation 1 before storage under the conditions of 95% relative humidity and 27 ° C. (0 hours) is 65% or more,
Conductive polymer film:
[Equation 1]
Figure pat00005

In Equation 1, Rs is a sheet resistance (Ohm/sq) value, and S is a Seebeck coefficient (μV/K) value.
제1항에 있어서,
상기 제2 반복 단위가 적어도 일부에 하기 화학식 1의 구조를 포함하는,
전도성 고분자 필름:
[화학식 1]
Figure pat00006

According to claim 1,
At least in part of the second repeating unit comprising the structure of Formula 1 below,
Conductive polymer film:
[Formula 1]
Figure pat00006

제1항에 있어서,
X선 광전자 분광법(XPS) 스펙트럼으로부터 도출된 산소(O1s) 원자 백분율(%)이 27% 미만인,
전도성 고분자 필름.
According to claim 1,
wherein the atomic percentage of oxygen (O1s) derived from the X-ray photoelectron spectroscopy (XPS) spectrum is less than 27%;
Conductive polymer film.
제1항에 있어서,
물에 대한 접촉각이 31°초과인,
전도성 고분자 필름.
According to claim 1,
with a contact angle of more than 31° to water;
Conductive polymer film.
제1항에 있어서,
상대습도 95% 및 온도 27℃의 조건 하에서 보관하기 전(0시간) PEDOT 대 PSS 의 원소 조성비(R1)와 동일 조건 하에서 288시간 보관 후의 PEDOT 대 PSS의 원소 조성비(R2)로 계산되는 하기 수학식 2에 의한 PEDOT/PSS 증가율(%)이 40% 이하인,
전도성 고분자 필름:
[수학식 2]
PEDOT/PSS 증가율(%) = (R2-R1)/R1 × 100
According to claim 1,
The following formula calculated as the elemental composition ratio (R2) of PEDOT to PSS after storage for 288 hours under the same conditions as the elemental composition ratio (R1) of PEDOT to PSS before storage under the conditions of 95% relative humidity and 27°C (0 hours) PEDOT / PSS increase rate (%) by 2 is 40% or less,
Conductive polymer film:
[Equation 2]
PEDOT/PSS increase rate (%) = (R2-R1)/R1 × 100
제1항에 있어서,
푸리에-변형 적외선(FTIR) 스펙트럼 상의 2500cm-1 내지 3000cm-1에서 제1 피크; 1100cm-1 내지 1200cm-1에서 제2 피크; 및 1300cm-1 내지 1500cm-1에서 제3 피크를 포함하는,
전도성 고분자 필름.
According to claim 1,
a first peak at 2500 cm −1 to 3000 cm −1 on a Fourier-transform infrared (FTIR) spectrum; 2nd peak at 1100cm -1 to 1200cm -1 ; and a third peak at 1300 cm -1 to 1500 cm -1 ,
Conductive polymer film.
제1항에 있어서,
상대습도 95% 및 온도 27℃의 조건 하에서 보관하기 전(0시간) 1/PF 값 대비 288시간 보관한 후의 1/PF 값의 백분율이 약 65% 이상이고,
상기 PF는 역률(μW/mK2) 값인,
전도성 고분자 필름.
According to claim 1,
The percentage of 1/PF value after storage for 288 hours compared to 1/PF value before storage (0 hours) under the conditions of 95% relative humidity and 27°C is about 65% or more,
The PF is a power factor (μW / mK 2 ) value,
Conductive polymer film.
폴리(3,4-에틸렌디옥시티오펜)(Poly(3,4-Ethylenedioxythiophene), PEDOT) 유래 제1 반복 단위와 폴리(4-스티렌설포네이트)(Poly(4-styrenesulfonate, PSS) 유래 제2 반복 단위를 포함하는 원료 화합물을 함유하는 원료 용액을 준비하는 단계;
상기 원료 용액으로부터 필름 전구체를 제조하는 단계; 및
상기 필름 전구체를 열처리하여 경화 필름을 제조하는 단계;를 포함하고,
하기 i) 내지 ii) 중 적어도 하나의 단계를 더 포함하는,
전도성 고분자 필름의 제조방법:
i) 상기 원료 용액에 글리세롤(Glycerol) 용액을 혼합하는 단계
ii) 상기 필름 전구체를 글리세롤 증기 분위기 챔버 내 위치시키는 단계
A first repeating unit derived from poly(3,4-ethylenedioxythiophene) (PEDOT) and a second repeat derived from poly(4-styrenesulfonate, PSS) preparing a raw material solution containing a raw material compound including units;
preparing a film precursor from the raw material solution; and
Including; heat-treating the film precursor to prepare a cured film;
Further comprising the step of at least one of the following i) to ii),
Method for producing conductive polymer film:
i) mixing a glycerol solution with the raw material solution
ii) placing the film precursor in a glycerol vapor atmosphere chamber;
제8항에 있어서,
상기 필름 전구체를 열처리하여 경화 필름을 제조하는 단계는,
상기 필름 전구체를 100℃ 내지 250℃에서 10분 내지 60분 동안 열처리함으로써 수행되는,
전도성 고분자 필름의 제조방법.
9. The method of claim 8,
The step of preparing a cured film by heat-treating the film precursor,
carried out by heat-treating the film precursor at 100° C. to 250° C. for 10 minutes to 60 minutes,
Method for producing a conductive polymer film.
제8항에 있어서,
상기 단계 i)은 상기 원료 용액에 0.5부피% 내지 10부피%의 글리세롤(Glycerol) 용액을 혼합하는 단계인, 전도성 고분자 필름의 제조방법.
9. The method of claim 8,
The step i) is a step of mixing a glycerol (Glycerol) solution of 0.5% by volume to 10% by volume with the raw material solution, the method for producing a conductive polymer film.
제8항에 있어서,
상기 단계 ii)는 상기 경화 필름을 글리세롤(Glycerol) 증기 분위기 하 챔버에 위치시킨 후 100℃ 내지 250℃에서 10분 내지 40분 처리함으로써 수행되는,
전도성 고분자 필름의 제조방법.
9. The method of claim 8,
Step ii) is performed by placing the cured film in a chamber under a glycerol vapor atmosphere and then treating at 100° C. to 250° C. for 10 minutes to 40 minutes,
Method for producing a conductive polymer film.
제8항에 있어서,
하기 수학식 3에 의한 산소 원자 증가율(%)이 10% 미만인,
전도성 고분자 필름의 제조방법:
[수학식 3]
산소 원자 증가율(%) = (AP2 - AP1)/AP1 X 100
상기 수학식 3에서 AP2는 상기 전도성 고분자 필름의 XPS 스펙트럼 상 산소(O1s) 원자 백분율(%) 값이고, AP1은 상기 단계 i) 및 단계 ii)를 포함하지 않는 방법으로 제조된 상기 경화 필름의 XPS 스펙트럼 상 산소(O1s) 원자 백분율(%) 값이다.
9. The method of claim 8,
The oxygen atom increase rate (%) according to the following Equation 3 is less than 10%,
Method for producing conductive polymer film:
[Equation 3]
Oxygen atom increase rate (%) = (AP2 - AP1)/AP1 X 100
In Equation 3, AP2 is the oxygen (O1s) atomic percentage (%) value on the XPS spectrum of the conductive polymer film, and AP1 is the XPS of the cured film prepared by not including steps i) and ii). Oxygen (O1s) atomic percentage (%) value on the spectrum.
전도성 고분자 필름; 및
상기 전도성 고분자 필름 상의 전극을 포함하고,
상기 전도성 고분자 필름은, 폴리(3,4-에틸렌디옥시티오펜)(Poly(3,4-Ethylenedioxythiophene), PEDOT) 유래 제1 반복 단위와 폴리(4-스티렌설포네이트)(Poly(4-styrenesulfonate, PSS) 유래 제2 반복 단위를 포함하는 화합물을 함유하며,
상기 전도성 고분자 필름의 상대습도 95% 및 온도 27℃의 조건 하에서 보관하기 전(0시간) 하기 수학식 1에 의한 열전 신뢰도 값 대비 288시간 보관한 후의 하기 수학식 1에 의한 열전 신뢰도 값의 백분율이 65% 이상인,
열전 소자:
[수학식 1]
Figure pat00007

상기 수학식 1에서 Rs는 면저항(Ohm/sq) 값이고, S는 제백 계수(Seebeck Coefficient, μV/K) 값이다.
conductive polymer film; and
including an electrode on the conductive polymer film,
The conductive polymer film includes a first repeating unit derived from poly(3,4-ethylenedioxythiophene) (Poly(3,4-Ethylenedioxythiophene), PEDOT) and poly(4-styrenesulfonate) (Poly(4-styrenesulfonate, PSS) containing a compound comprising a second repeating unit derived from,
The percentage of the thermoelectric reliability value according to the following Equation 1 after storage for 288 hours compared to the thermoelectric reliability value according to the following Equation 1 before storage under the conditions of 95% relative humidity and 27° C. of the conductive polymer film (0 hours) 65% or more;
Thermoelectric element:
[Equation 1]
Figure pat00007

In Equation 1, Rs is a sheet resistance (Ohm/sq) value, and S is a Seebeck coefficient (μV/K) value.
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