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왼쪽부터 부경대 이보람 교수, 한양대 최효성 교수, 송호찬·정우현 박사과정생. |
[대학저널 온종림 기자] 부경대학교와 한양대학교 공동연구팀이 차세대 태양전지와 발광다이오드(LED)를 동시에 구현할 수 있는 첨단 단일 소재를 개발했다.
부경대 물리학과 이보람 교수와 한양대 화학과 최효성 교수, 송호찬‧정우현 박사과정생 등 공동연구팀이 개발한 첨단소재는 광활성 반도체 소재인 페로브스카이트 나노결정(PNC)을 이용해 높은 광발광효율과 안정성을 구현한 SPLE-PNC 잉크다.
일반적으로 차세대 태양전지와 LED, 광검출기 등에 사용되는 광전자소자를 제작하기 위해서는 PNC 잉크를 한 층씩 여러 번 코팅하는 방식을 이용한다. 하지만 여러 층을 코팅하는 공정을 거치면서 표면결함이 발생해 광전자소자의 성능이 저하되는 한계가 있었다.
공동연구팀은 ‘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. 이 잉크를 적용한 태양전지는 지금까지 보고된 PNC 태양전지 중 안정성도 가장 높았다.
공동연구팀은 이번 첨단소재 개발 기술이 차세대 태양전지, LED, 광검출기 등의 PNC 광전자소자 상용화를 앞당길 수 있을 것으로 내다봤다.
이번 연구 결과는 재료과학 분야 세계 권위 학술지 ‘Advanced Materials’에 게재됐다.
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