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국내 연구진이 세계 최초로 빛을 전기로 바꾸는 태양전지와 전기를 빛으로 바꾸는 LED(발광다이오드)의 기능을 하나로 통합한 ‘발광전지’를 개발했다.
김진영 울산과학기술원(UNIST) 에너지 및 화학공학부 교수팀(브라이트 워커 박사와 김학범씨)은 전기를 생산하는 동시에 빛을 내는 기능성 소자를 구현했다고 6일 밝혔다. 차세대 혁신소자의 개발로 사물인터넷(IoT)에서 전원과 디스플레이 역할을 동시에 수행할 수 있게 되고, 구부러지고 휘어지는 웨어러블 기기에도 적용할 수 있게 될 전망이다. 공정과정도 간단하고 제작비용도 저렴한 장점도 있다.
태양전지는 전하가 추출되면서 전기가 발생하고 발광 소자는 전하가 주입되면서 빛이 발생하는데, 그동안 태양전지와 LED의 통합연구가 부족했다. 연구진은 두 소자의 구조와 제작공정이 유사하다는 점에 착안했다. 소자 재료는 빛에너지를 흡수하면서도 동시에 빛을 내는 페로브스카이트(perovskite) 물질을 선택, 표면에 고분자 전해질 층을 만들었다. 이 층은 전하를 페로브스카이트에 주입하거나 추출할 수 있게 돕는다.
김 교수는 “이 소자가 사물인터넷 환경에서 전원과 디스플레이 역할을 동시에 수행할 수 있을 것”이라며 “유연한 필름을 코팅할 때 사용하는 용액공정으로 제작하면 웨어러블기기에도 적용할 수 있을 것”이라고 기대했다.
이번 연구는 과학기술정보통신부 기초연구지원사업의 하나로 진행됐으며 지난달 국제학술지 ‘에너지 및 환경과학’(Energy & Environmental Science)에 실렸다. /고광본 선임기자 kbgo@sedaily.com