태양전지 효율 높이는 신소재 ‘페로브스카이트’ LED 개발

(왼쪽부터)김동하 이화여대 화학나노과학과 교수, 전리나 연구원 제1저자

태양전지의 효율을 높이는 신소재 ‘페로브스카이트’를 발광다이오드(LED)에 응용할 수 있는 방법이 개발됐다.

김동하 이화여대 화학나노과학과 교수와 에드워드 사전트 캐나다 토론토대 공동연구팀은 태양전지 분야에서 각광 받는 신소재인 페로브스카이트를 LED에 적용하는 기술을 고안했다고 18일 밝혔다.

페로브스카이트는 특정한 결정구조를 갖는 화합물을 지칭하는 용어로 빛을 잘 흡수하고 전하를 운반하는 능력이 뛰어난 것이 특징이다. 가격도 싸서 이를 활용한 태양전지 개발 경쟁은 치열하다. 그러나 빛을 내는 특성인 ‘형광효율’이 낮아 LED 소재로서 한계가 있었다. 연구팀은 ‘차원 제어 공정’을 통해 페로브스카이트 결정 사이에서 에너지 전달을 효과적으로 제어해 형광효율을 높였다. 빛의 밝기를 나타내는 척도인 광휘가 크게 개선됐고, 전기에너지를 빛에너지로 바꾸는 소자의 발광 효율도 높아졌다. 현재까지 보고 된 페로브스카이트 기반 LED 중 가장 효율이 좋다.

김 교수는 “페로브스카이트 기반 LED는 일반 LED나 유기발광다이오드(OLED)에 사용하는 소재보다 저렴하면서도 색순도가 높아 천연색 이미지를 구현하는 차세대 디스플레이 소재로서 가능성이 있다”고 밝혔다. 연구결과는 ‘네이처 나노테크놀로지’ 6월 27일자에 실렸다.

이우상 동아사이언스 기자 idol@donga.com