한양대학교와 부경대학교 공동연구팀이 차세대 태양전지와 발광다이오드(LED)를 동시에 구현할 수 있는 첨단 단일 소재를 개발했다. 한양대 화학과 최효성 교수와 부경대 물리학과 이보람 교수, 송호찬·정우현 박사과정생 등 연구팀은 '페로브스카이트 나노결정 기반 잉크'를 개발하고, 연구성과를 담은 논문 'A Universal Perovskite Nanocrystal Ink for High-Performance Optoelectronic Devices'을 재료과학 분야의 세계적 권위 학술지인 Advanced Material(IF=32.086)에 최근 발표했다.

모먼트 토토사이트이 개발한 첨단소재는 광활성 반도체 소재인 페로브스카이트 나노결정(PNC)을 이용해 높은 광발광효율과 안정성을 구현한 SPLE-PNC 잉크다. 기존 PNC은 여러 층을 코팅하는 공정을 거치면 표면결함이 발생해 광전자소자의 성능이 저하되는 한계가 있었으나, 모먼트 토토사이트은 '다이페닐프로필암모늄 아이오다이드(DPAI)'라는 화합물을 사용하는 방식으로 표면결함을 억제하는 데 성공했다. 그 결과 SPLE-PNC 잉크는 박막 광발광효율이 기존 대비 37%나 높아졌고, 특히 태양전지의 광변환효율과 LED의 발광효율을 모두 크게 높이는 것으로 나타났다.

또한 해당 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. 모먼트 토토사이트은 이번 첨단소재 개발 기술이 차세대 태양전지, LED, 광검출기 등의 PNC 광전자소자 상용화를 앞당길 수 있을 것으로 내다봤다.

한편 이번 연구는 과학기술정보통신부와 한국연구재단의 기초연구사업(BrainLink,나노 및 소재기술개발,중견연구,기초연구실) 등의 지원으로 수행됐다.