국내 연구팀이 세계 최초로 고효율 탠덤 페로브스카이트 발광소자 개발에 성공했다.

과학기술정보통신부는 서울대 이태우 교수 연구팀이 금속 할라이드 페로브스카이트와 유기발광 소재를 결합한 고효율 장수명 하이브리드 탠덤 발광 소자 개발에 성공했다고 17일 밝혔다.

과기부 기초연구사업(리더연구) 지원으로 수행한 이번 연구 성과는 국제학술지 '네이처 나노테크놀로지'에 지난 16일 게재됐다.

차세대 태양전지 소재로 널리 알려진 페로브스카이트는 전기적 특성과 색 순도가 우수하고 가격이 저렴해 차세대 디스플레이 소자로 주목받고 있지만 기존 유기발광소자(OLED)보다 효율이 낮다는 한계가 있었다.

이를 해결하기 위해 연구팀은 용액공정으로 하단의 페로브스카이트 나노 결정 단일소자를 제작한 뒤 증착공정으로 상단의 유기 발광 단일소자를 제작하는 새로운 디자인으로 탠덤 구조 페로브스카이트 발광 소자 제작에 성공했다.

해당 연구 성과는 페로브스카이트를 기반으로 탠덤 발광소자를 제작한 세계 최초의 사례로 연구팀은 광학 시뮬레이션을 통해 고효율·고색순도를 동시 구현하는 최적의 소자구조를 찾아 '하이브리드-탠덤 밸리'로 명명했다.

새로운 하이브리드 탠덤 소자는 페로브스카이트 상단 유기 발광층의 빛이 모두 투과하도록 나노입자 발광체를 사용해 광추출 효율을 극대화했다.

연구팀은 이 기술을 이용해 면적이 크고 유연한 발광 소자 제작에도 성공화해 차세대 디스플레이 분야에서 페로브스카이트 발광 소재 상용화에도 기여할 것으로 전망했다.

이태우 서울대 교수는 "이번 연구로 서로 다른 발광 소자를 적층해 효율과 고색순도를 동시에 만족하도록 소자를 구성하는 가이드라인을 제시한 데 의의가 있다"며 "이를 기반으로 녹색뿐 아니라 청·적색 하이브리드 페로브스카이트 탠덤 소자를 개발해 풀컬러 하이브리드 탠덤 디스플레이 구현에 도전하겠다"고 말했다.