부경대·한양대 공동연구팀, 태양전지·LED 동시 구현 첨단소재 개발

[부산=뉴시스] 부경대와 한양대 공동연구팀이 차세대 태양전지와 발광다이오드(LED)를 동시에 구현할 수 있는 첨단 단일 소재를 개발했다. 왼쪽부터 이보람 부경대 교수, 최효성 한양대 교수, 송호찬·정우현 박사과정생. (사진=부경대 제공) *재판매 및 DB 금지

[부산=뉴시스] 하경민 기자 = 부경대와 한양대 공동연구팀이 차세대 태양전지와 발광다이오드(LED)를 동시에 구현할 수 있는 첨단 단일 소재를 개발했다.

6일 부경대에 따르면 부경대 물리학과 이보람 교수와 한양대 화학과 최효성 교수, 송호찬·정우현 박사과정생 등으로 구성된 공동연구팀은 '페로브스카이트 나노결정 기반 잉크'를 개발하고, 연구성과를 재료과학 분야 세계적 권위 학술지인 'Advanced Materials'(IF=32.086)에 최근 발표했다.

해당 연구성과를 담은 논문은 'A Universal Perovskite Nanocrystal Ink for High-Performance Optoelectronic Devices'이다.

연구팀이 개발한 첨단소재는 광활성 반도체 소재인 페로브스카이트 나노결정(PNC)을 이용해 높은 광발광효율과 안정성을 구현한 SPLE-PNC 잉크다.

차세대 태양전지, LED, 광검출기 등에 사용되는 광전자소자를 제작하기 위해서는 PNC 잉크를 한 층씩 여러 번 코팅하는 방식을 이용한다. PNC 잉크는 빛 흡수 능력이 뛰어나고 광발광효율과 색순도가 높지만, 여러 층을 코팅하는 공정을 거치면 표면결함이 발생해 광전자소자의 성능이 저하되는 한계가 있었다.

연구팀은 '다이페닐프로필암모늄 아이오다이드'(DPAI)라는 화합물을 사용하는 방식으로 표면결함을 억제하는 데 성공했다. 그 결과 SPLE-PNC 잉크는 박막 광발광효율이 기존 대비 37%나 높아졌다.

특히 구동방식이 반대여서 다른 잉크를 적용해야 하는 태양전지와 LED에 이 잉크를 각각 적용한 결과 태양전지의 광변환효율과 LED의 발광효율을 모두 크게 높이는 것으로 나타났다.

또 이 잉크는 한 번의 코팅만으로 필요한 두께의 박막을 형성할 수 있어 광전자소자 공정을 대폭 간소화시켰다. 이 잉크를 적용한 태양전지는 지금까지 보고된 PNC 태양전지 중 안정성도 가장 높았다.

연구팀은 이번 첨단소재 개발 기술이 차세대 태양전지, LED, 광검출기 등의 PNC 광전자소자 상용화를 앞당길 수 있을 것으로 내다봤다.

한편 이번 연구는 과학기술정보통신부와 한국연구재단의 기초연구사업 등의 지원으로 수행됐다.


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