과학기술정보통신부는 김진영 울산과학기술원 교수 연구팀이 태양전지와 발광소자(LED) 기능을 하나로 통합한 신개념 발광전지 개발에 성공했다고 6일 밝혔다.

태양전지와 LED는 구조와 제작 공정이 매우 유사하지만 소자가 구동하는 방식은 정반대다. 발생하는 원리로, 소자가 작동하는 방식이 정반대이다. 이에 태양전지와 발광 소자의 효율을 극대화하는 연구가 각각 진행될 뿐, 이들에 대한 통합연구가 부족했다.

연구팀은 빛에너지의 흡수와 발광이 모두 가능한 금속산화물인 페로브스카이트를 사용해 단일 소자에서 발전과 발광이 가능한 새로운 복합기능성 소자를 만들고, 이를 페롭트로닉 소자(Peroptronic device)라고 명명했다.

페롭트로닉 소자에는 특정 음이온이 포함돼 있는 고분자 전해질층을 도입했으며, 이 물질의 도움으로 전하가 페로브스카이트에 쉽게 주입되거나 추출하는 것이 모두 가능해졌다고 연구팀은 설명했다.

이 소자는 사물인터넷(IoT)에서 전원 및 디스플레이 역할과 유연한 필름을 코팅할 때 사용하는 용액공정으로 제작하면 구부러지고 휘어지는 웨어러블 기기에도 적용할 수 있다. 기존 실리콘 등의 무기물 전자 소자에 비해 공정과정이 간단하고 제작비용이 저렴하다는 것도 특징이다.

김진영 교수는 “이번 연구성과는 이분화돼 있던 태양전지와 발광 소자를 단일 구조에서 모두 구현시킨 차세대 혁신소자 개발”이라며 “광전자 소자기술의 통합으로 에너지 분야에 패러다임 변화를 기대한다”고 말했다.

이번 연구성과는 에너지 분야 국제학술지 ‘에너지 및 환경과학’ 8월 10일자에 게재됐다.

베타뉴스 이환 (press@betanews.net)
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