이태우 교수 "PeLED의 상용화 가능성 높여"... 네이처 포토닉스 게재
노준홍 고려대 교수팀도 '페로브스카이트 태양전지' 내구성 개선 성과
국내 연구진이 차세대 디스플레이 소자(素子)로 주목받고 있는 페로브스카이트 발광다이오드(PeLED)의 발광 효율을 세계 최고 수준으로 끌어올리는 쾌거를 이뤘다.
서울대는 5일 이태우 재료공학부 교수와 앤드류 라페 미 펜실베니아대 교수 공동 연구팀이 23.4%의 발광효율을 갖는 PeLED를 개발했다고 밝혔다. 연구성과는 국제학술지 ‘네이처 포토닉스(Nature Photonics)’에 같은 날 게재됐다.
페로브스카이트라는 물질로 만든 PeLED는 색구현력이 높고 비용이 낮아 유기 발광다이오드(OLED), 퀀텀닷발광다이오드(QLED)를 이을 차세대 디스플레이 소자로 기대받고 있지만, 발광효율이 낮아 제대로된 상용화는 이르지 못했다. 발광효율은 같은 전력량으로 얼마나 더 밝은 빛을 내는가를 측정한 값으로, 발광효율이 좋을수록 디스플레이가 밝아져 화질이 좋아진다.
연구팀은 ‘구아니디늄’ 등의 물질을 페로브스카이트에 첨가했다. 이 물질은 페로브스카이트 내부에 선천적으로 존재하는 결함을 없애 성능을 더 높여줬다. 그 결과 현재까지 학계에 보고된 수치 중 가장 높은 23.4%의 발광효율을 구현했다. 기존에는 22%대에 불과했다. 향후 PeLED 상용화 가능성을 높인 것이다. 현재 OLED 발광효율은 38% 정도로 알려져 있다.
연구팀은 지난 2015년 발광효율 8.53%를 학계에 처음 보고한 후 5~6년만에 이번 성과를 거뒀다. OLED가 첫 개발 후 20% 이상의 발광효율을 달성하는 데 20년이 걸린 것에 비하면 성능향상이 빠르게 이뤄지고 있는 것이다. 이 교수는 "본 연구가 PeLED의 상용화 가능성을 높이는 데 크게 기여할 것"이라고 기대했다.
한편 이날 노준홍 고려대 건축사회환경공학부 교수 연구팀도 페로브스카이트 관련 성과를 냈다. 연구팀은 페로브스카이트 태양전지가 열에 취약하다는 단점을 해결하면서도 광전효율(빛을 전기로 바꾸는 비율)을 기존 최고 수준인 25% 가까이 높이는 데 성공, 이 결과를 ‘네이처 에너지(Nature Energy)’에 발표했다. 페로브스카이트는 LED 외에 태양전지 소재로서도 성능이 좋지만 열에 약하다는 단점이 있었다.