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태양전지 신소재로 LED 조명 효율 큰 폭으로 높였다

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태양전지 신소재로 LED 조명 효율 큰 폭으로 높였다

2016.07.18 18:00

교신저자로 연구에 참여한 김동하 이화여대 화학나노과학과 교수(왼쪽)와 제1저자 전리나 연구원 - 이화여대 제공
교신저자로 연구에 참여한 김동하 이화여대 화학나노과학과 교수(왼쪽)와 제1저자 전리나 연구원 - 이화여대 제공

태양전지의 효율을 높이는 신소재 ‘페로브스카이트’를 이용해 조명장치로 ‘발광다이오드(LED)’를 만들 수 있는 방법이 개발됐다. 각종 조명장치는 물론 TV나 모니터 같은 디스플레이 기기의 효율 역시 크게 높아질 걸로 기대된다.


김동하 이화여대 화학나노과학과 교수팀은 캐나다 토론토대 연구진과 공동으로 태양전지 분야에서 각광 받는 신소재인 페로브스카이트를 LED에 적용하는 기술을 고안했다고 18일 밝혔다.


페로브스카이트는 특별한 결정구조를 가진 화합물을 뜻한다. 빛을 잘 흡수하고 전하를 운반하는 능력이 뛰어난 것이 특징이다. 가격도 싸서 이 구조를 활용한 태양전지 개발 경쟁이 치열하다. 그러나 빛을 내는 특성인 ‘형광효율’이 낮아 LED 같은 발광(發光) 소재로 만드는데는 한계가 있었다. 

 

연구팀은 ‘차원 제어 공정’이란 방법을 새롭게 개발해 통해 페로브스카이트 결정 사이에서 에너지 전달을 효과적으로 제어하는데 성공했다. 빛의 밝기 기준인 ‘광휘’가 크게 개선됐고, 전기에너지를 빛에너지로 바꾸는 소자의 발광 효율도 높아졌다. 실험 결과 현재까지 보고 된 페로브스카이트 기반 LED 중 가장 효율이 좋은 것으로 나타났다.


김 교수는 “페로브스카이트 기반 LED는 일반 LED나 유기발광다이오드(OLED)에 사용하는 소재보다 저렴하면서도 색순도가 높다”며 “천연색 이미지를 구현하는 차세대 디스플레이 소재로서도 가능성이 크다”고 밝혔다.

 

이 연구결과는 ‘네이처 나노테크놀로지’ 6월 27일자에 실렸다.

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