송명훈 교수

OLED는 높은 공정 비용과 색 순도의 한계를 지니고 있어, 이를 극복하기 위해 용액 공정이 가능하고 발광 반치폭이 좁은 페로브스카이트 소재를 활용한 발광다이오드(PeLED) 연구를 수행하고 있습니다. 핵심 기술로는 키랄(Chiral) 분자를 도입하여 원형편광 발광(CP-EL) 특성을 제어하는 방법과, 이온성 액체 및 고분자 전해질을 기반으로 한 계면 공학 기술을 개발했습니다. 이를 통해 원형편광 순도(g_CP-EL)를 최대 7.5×10⁻²까지 달성하여 기존 단일 키랄 구조 대비 3배 향상된 결과를 확보했으며, 청색 PeLED의 효율을 300% 이상 증대시켰습니다. 특히 계면 공학 기술은 전하 주입 균형을 개선하여 소자의 안정성과 발광 효율을 동시에 향상시키는 데 기여했습니다. 해당 기술은 차세대 디스플레이, 초고휘도 발광소자, 원형편광 광원 등에 적용될 수 있는 기반 기술로 평가되며, 현재 TRL 3-4 단계의 연구가 진행되고 있습니다.

기존 단일 접합 실리콘 태양전지는 이론적 효율 한계에 도달해 있어, 이를 돌파하기 위해 페로브스카이트와 실리콘을 결합한 모노리식 탠덤 구조의 태양전지를 연구하고 있습니다. 핵심 기술은 저온 용액 공정 기반의 페로브스카이트 상부셀과 결정질 실리콘 하부셀을 하나의 소자로 일체형 결합하는 계면 최적화 기술로, 두 이종 소재 간의 결정성 및 전하 수송 특성을 정합시키는 데 중점을 두었습니다. 이러한 접근을 통해 2019년 국내 최고 수준의 광전변환효율(PCE) 21.19%를 기록했으며, 신성E&G와의 공동 연구를 통해 실제 양산 공정과의 호환성을 검증했습니다. 이러한 계면 최적화 접근은 향후 대면적 모듈 공정으로의 확장 가능성을 제시합니다. 본 기술은 차세대 태양광 발전 시스템 구축과 고효율 탠덤 태양전지의 상용화를 목표로 하며, 현재 TRL 5 단계로 실증 연구가 진행되고 있습니다.

웨어러블 및 폴더블 기기의 상용화를 위해서는 반복적인 기계적 변형에도 성능 저하가 없는 유연 전극과 봉지 기술 확보가 필수적입니다. 이를 위해 은 나노와이어(AgNW) 기반의 투명 유연 전극과 유무기 다층막 구조의 박막 봉지(TFE) 기술을 개발하여 신축성 OLED 및 유무기 하이브리드 광전소자에 적용하는 연구를 진행하고 있습니다. 개발된 봉지 기술은 굽힘 곡률 2.5mm의 가혹한 변형 조건에서도 소자의 구동 성능을 안정적으로 유지함을 확인했으며, 이는 기존 무기 박막 봉지 대비 우수한 기계적 신뢰성을 보여줍니다. 유무기 하이브리드 구조 설계를 통해 광전 변환 효율과 기계적 유연성을 동시에 확보하는 방향으로 연구를 확장하고 있습니다. 해당 기술은 웨어러블 디바이스, 폴더블 디스플레이, 자가구동 IoT 전원 등 차세대 유연 전자소자 전반에 적용 가능하며, 현재 TRL 3-4 단계의 연구가 이루어지고 있습니다.