2022년 5월 과학기술인상, 한국과학기술원 이정용 교수 선정 |
-차세대 반도체 이종 접합으로 고효율 광전소자 개발- |
□ 과학기술정보통신부(장관 이종호, 이하 ‘과기정통부’)와 한국연구재단(이사장 이광복, 이하 ‘연구재단’)은 이달의 과학기술인상 5월 수상자로 한국과학기술원(KAIST) 전기및전자공학부 이정용 교수를 선정했다고 밝혔다.
ㅇ ‘이달의 과학기술인상’은 우수한 연구개발 성과로 과학기술 발전에 공헌한 연구개발자를 매월 1명씩 선정하여 과기정통부 장관상과 상금 1천만 원을 수여하는 시상이다.
ㅇ 과기정통부와 연구재단은 유기반도체와 양자점*(Quantum Dot)을 이용한 차세대 반도체 개발에 매진해온 이정용 교수가 고성능 하이브리드 태양전지 개발에 성공하여 에너지·환경 문제 해결의 단초를 마련한 공로를 높이 평가했다고 밝혔다.
* 수 나노미터(nm) 크기의 초미세 반도체 입자로 발광다이오드(LED) 등 디스플레이 장치에 활용
□ 세계적으로 차세대 반도체 소재로 각광 받는 유기반도체와 양자점을 결합하는 시도가 많았지만, 이종 반도체 사이에서 발생하는 전하 전송 문제를 해결하지 못해 태양전지의 실제 성능 향상에는 한계가 있었다.
□ 이정용 교수는 이종 반도체 경계면에서 빛에 의해 생성된 엑시톤*의 짧은 확산 거리와 그로 인한 재결합 문제가 전하전송을 저해하는 주된 원인임을 규명하고, 이종 반도체 사이에 계단형 에너지층을 삽입하여 효율적인 전하 전송이 가능한 새로운 구조의 광전소자**를 개발하였다.
* 엑시톤(exciton): 음전하(-) 전자와 양전하(+) 정공이 합쳐진 형태.
** 빛에너지를 전기 에너지로 변환하는 소자로 직진성과 응답속도가 좋음
ㅇ 새로운 구조의 광전소자를 적용한 태양전지는 시연 결과 최대 13.1%의 높은 광전변환 효율을 달성했다. 기존 유기 고분자와 양자점을 이용하는 태양전지보다 30% 이상 높은 효율을 입증하며 다양한 반도체 소자에 적용 가능성을 높였다.
□ 연구성과는 2019년 11월 네이처 에너지(Nature Energy)에 게재됐으며, 테크익스플로어(TechXplore) 등 기술전문 매체에서 차세대 반도체의 이종 접합 시도를 촉진하는 계기를 마련했다고 평가 받았다.
□ 이정용 교수는 “이번 연구는 하이브리드 구조의 한계를 극복하고 고효율 차세대 광전소자 구현의 활로를 개척했다는 점에서 의의가 있다.”며 “본 연구에서 개발한 고효율 태양 전지는 모바일 기기, 사물인터넷, 무인기 등 4차 산업의 차세대 동력원으로써의 활용이 기대된다.”고 밝혔다.
