전원과 디스플레이 역할 동시 수행한다

유니스트 연구팀, 발전과 발광 모두 가능한 소자 개발

▲페롭트로닉 소자(Peroptronic device)의 발전과 발광 구동원리.[사진제공=과기정통부]

[아시아경제 정종오 기자] 발전과 발광이 모두 가능한 전지가 개발됐다.

김진영 유니스트(UNIST) 교수 연구팀이 빛을 전기로 바꾸는 태양전지와 전기를 빛으로 바꾸는 발광 소자(LED) 기능을 하나로 통합한 발광 전지를 내놓았다.

태양전지와 발광 소자(LED)는 구조와 제작 공정이 매우 유사하다. 태양전지는 전하가 추출되면서 전기가 발생하고 발광 소자는 전하가 주입되면서 빛이 발생하는 원리이다. 소자가 작동하는 방식은 정반대이다.

연구팀은 빛에너지의 흡수와 발광이 모두 가능한 페로브스카이트 물질을 사용해 단일 소자에서 발전과 발광이 모두 가능한 새로운 복합기능성 소자를 만들었다. 이를 페롭트로닉 소자(Peroptronic device)라고 이름 붙였다.

페롭트로닉 소자에는 특정 음이온(BIm4)이 포함돼 있는 고분자 전해질 층을 도입했다. 이 물질의 도움으로 전하가 페로브스카이트에 쉽게 주입되거나 추출되는 것이 모두 가능해졌다.

이번 소자는 사물인터넷에서 전원과 디스플레이 역할을 동시에 수행할 것으로 기대된다. 유연한 필름을 코팅할 때 사용하는 용액공정으로 제작하면 구부러지고 휘어지는 웨어러블 기기에도 적용할 수 있다. 기존 실리콘 등의 무기물 전자 소자에 비해 공정 과정이 간단하고 제작비용이 싼 장점도 있다.

김 교수 연구팀의 연구내용은 에너지 분야 국제학술지 에너지와 환경과학(Energy & Environmental Science) 8월10일자(논문명 : Peroptronic Devices: Perovskite-Based Light-Emitting Solar Cells)에 실렸다.

김 교수는 "이번 연구 성과는 이분화 돼 있던 태양전지와 발광 소자를 단일 구조에서 모두 구현시킨 차세대 혁신 소자"라며 "이번 광전자 소자 기술의 통합으로 에너지 분야에 패러다임 변화가 기대된다"고 말했다.

정종오 기자 ikokid@asiae.co.kr