[스마트경제=복현명 기자] 심재원·김태근 고려대학교 전기전자공학부 교수 연구팀이 차세대 실내용 유기 광전지 광학 효율 및 안정성을 극대화하는 핵심기술을 개발했다.
이번 연구 성과는 해당 분야 국제 저명 학술지인 Advanced Functional Materials (IF:19.924, 인용순위(JCR, Journal Citation Reports): 상위 4.658%)에 게재됐다.
실내용 유기물 광전소자는 사물 인터넷(IoT) 기반 무선 센서, 저전력 실내 전자 장치의 차세대 광원으로 주목받고 있다.
하지만 유기물 광전소자는 높은 전력 변환 효율(PCE)의 개선에도 불구하고 다양한 실내환경에서 안정성을 보장할 수 없다는 한계가 있었다.
실내조명 중 높은 빛과 열을 발하는 할로겐램프의 경우 유기물 기반 반도체층의 형태학적 변화에 따른 전기・광학적 손실로 인해 안정성이 크게 감소되며 기계적 견고성 또한 낮은 바 ‘휘고 말고 접는’ 폼팩터(form factor)한 실내환경에 적용하기 위해서는 새로운 전략이 필요한 상황이었다.
본 연구진은 실내용 유기물 광전소자의 반도체층을 다성분계로 변화시킴으로써 형태학적 진화, 분자 순서, 결합력 향상을 이끌어냈고 이를 통해 빛과 열 그리고 기계적 안정성을 모두 극대화하는 성과를 달성했다.
특히 반도체층의 성분계가 증가할수록 엔트로피 또한 증가하는바 이를 통해 보다 균형 잡힌 분자 배열과 뛰어난 안정성을 확보할 수 있었다.
그 결과 할로겐램프(1000시간 동안 55℃ 이상 환경) 아래에서 초기 효율의 90% 이상을 유지하는 동시에 기계적 변형조건(인장률 10%에서 1000회 스트레칭)에서 초기 효율의 82%를 유지하는 핵심기술을 개발하게 됐다.
한편 이번 연구는 연구재단의 기후변화대응기술개발사업, 리더연구자 지원사업, 중견연구 지원사업의 지원으로 수행됐다.
복현명 기자 hmbok@dailysmart.co.kr
