페로브스카이트 광전자소자 효율 향상 관련 기술 리뷰 

공과대학 기계공학부 강성민 교수가 성균관대 이진욱 교수와의 공동 연구를 통해 페로브스카이트 광전자소자의 효율 향상을 위한 멀티스케일 패터닝 기술의 주요 결과와 최신 연구 동향을 요약 및 정리했다.

이번 공동 연구 결과는 세계적인 학술지인 ‘Nano-Micro Letters’(IF: 26.6, JCR 상위 1.8%)에 7월 18일자 온라인으로 게재됐다. (논문 제목: Patterning of Metal Halide Perovskite Thin Films and Functional Layers for Optoelectronic Applications)

태양전지 및 발광소자로 불리는 페로브스카이트 광전자소자(Perovskite Optoelectronics)는 페로브스카이트라는 특정한 구조의 화합물을 사용해 빛에너지와 전기신호를 상호 변환시키는 소자이며 태양전지, 발광 다이오드(LED), 광센서 등 다양한 광전자 응용 분야로 적용되어 많은 관심을 받고 있다. 

특히 이러한 소자들은 외부로부터 빛에너지를 효율적으로 흡수(Light harvesting)하거나 반대로 전기에너지를 통해 발광하는 빛을 효율적으로 방출(Light outcoupling)하는 기술이 필수적이다.

이에 연구진은 페로브스카이트 광전자소자에 나노/마이크로 복합 구조를 형성하는 멀티스케일 패터닝 기술을 통해 광전 변환 효율을 향상시키는 기존의 연구들을 요약 및 재해설, 최신화함으로써 향후 연구 전망을 제시했다.

연구진은 페로브스카이트 소자에 적용된 멀티스케일 구조가 광전 효율에 미치는 영향을 이론적으로 분석하고, 다양한 패터닝 공정 방식을 하향식 방법(Top-down approaches)과 상향식 방법(Bottom-up approaches)으로 구분해 정리했다.

강성민 교수는 “이번 논문은 현존하는 멀티스케일 패터닝 기술을 페로브스카이트 소자의 광전 변환효율 향상에 적용한 주요 기술들을 총망라한 지침서”라며, “이는 페로브스카이트 태양전지, LED, 광센서 등에 적용할 수 있는 차세대에너지 융복합 기술의 길라잡이가 될 것”이라고 전망했다.

□ 논문 링크: https://link.springer.com/article/10.1007/s40820-023-01154-x