페로브스카이트 태양전지는 차세대 태양광 발전 기술로 주목받고 있으며, 본 연구실은 2012년 세계 최초로 고효율 및 장기 안정성을 갖춘 고체상 페로브스카이트 태양전지를 개발하였습니다. 이 연구는 메틸암모늄 납 아이오다이드(MAPbI3)와 스피로-MeOTAD를 조합하여 9.7%의 에너지 변환 효율과 500시간 이상의 장기 안정성을 달성함으로써, 태양전지 분야에 혁신적인 전환점을 마련하였습니다. 이후 연구실은 이론적 한계 효율(30% 이상) 달성을 목표로, 소재 설계, 소자 구조 최적화, 대면적 코팅 및 모듈화 기술, 그리고 상용화를 위한 신뢰성 평가 등 다양한 연구를 선도적으로 수행하고 있습니다. 특히, 페로브스카이트 태양전지의 효율 향상을 위해 결정 성장 제어, 계면공학, 첨가제 엔지니어링 등 다양한 소재 및 공정 기술을 개발하였으며, 습기·열·광 조건에서의 내구성 향상, 대면적 모듈 제작, 친환경 공정 도입 등 상용화를 위한 핵심 기술을 확보하였습니다. 최근에는 페로브스카이트/실리콘 탠덤 태양전지, Pb-free(무연) 페로브스카이트, 그린 솔벤트 공정 등 지속가능한 에너지 솔루션 개발에도 집중하고 있습니다. 이러한 연구는 Nature, Science, Joule, Advanced Materials 등 세계적 학술지에 다수 게재되었으며, 국내외 특허와 기술이전, 산업체 협력, 국제공동연구 등으로 이어지고 있습니다. 본 연구실의 페로브스카이트 태양전지 연구는 차세대 고효율·고신뢰성 태양광 발전의 실현과 에너지 전환 사회로의 도약에 중추적인 역할을 하고 있습니다.

멤리스터는 메모리와 저항의 합성어로, 저항 변화에 따라 정보를 저장하는 차세대 메모리 소자입니다. 본 연구실은 할라이드 페로브스카이트 소재를 이용한 멤리스터 연구를 2016년부터 선도적으로 수행해왔으며, 기존 산화물, 유기물, 칼코게나이드 기반 멤리스터의 한계를 극복하는 저전압 구동(0.3V 이하), 높은 온/오프 비(10^7 이상), 빠른 동작 속도, 소형화 등 우수한 특성을 구현하였습니다. 0, 1, 2, 3차원 할라이드 페로브스카이트 소재를 활용한 멤리스터 소자는 뉴로모픽 컴퓨팅, 인공지능 하드웨어, 차세대 정보저장장치 등 다양한 분야에 적용 가능성이 높습니다. 연구실은 페로브스카이트 멤리스터의 소재 합성, 소자 구조 설계, 계면 제어, 저전력 구동 메커니즘 분석, 신뢰성 향상 기술 등 전주기적 연구를 수행하고 있습니다. 특히, 2차원 할라이드 페로브스카이트 멤리스터 어레이를 통한 뉴로모픽 시냅스 구현, 인공 시냅스 소자 개발, 대면적화 및 집적화 기술 등 미래형 정보소자 연구에 집중하고 있습니다. 또한, 페로브스카이트 소재의 조성·결정구조·계면 특성에 따른 저항 스위칭 메커니즘을 심층적으로 규명하여, 소자의 신뢰성 및 내구성을 극대화하고 있습니다. 이러한 연구는 ACS Nano, Nature Nanotechnology, Advanced Functional Materials 등 국제 저널에 다수 발표되었으며, 국내외 특허 등록 및 기술이전, 산학협력, 정부지원 대형과제 수행 등으로 이어지고 있습니다. 본 연구실의 페로브스카이트 멤리스터 연구는 차세대 메모리 및 인공지능 하드웨어 분야의 혁신을 이끌고 있습니다.

유무기 하이브리드 페로브스카이트는 용액공정이 가능하고, 결정성이 우수하며, 넓은 색 영역과 높은 발광 효율을 갖추고 있어 차세대 디스플레이 및 조명용 발광 다이오드(LED) 소재로 각광받고 있습니다. 본 연구실은 다양한 조성과 구조의 페로브스카이트 나노결정, 박막, 다층 구조를 설계·합성하여, 고효율 적색, 녹색, 청색 및 적외선(Infrared) 영역의 페로브스카이트 LED 개발에 앞장서고 있습니다. 특히, 페로브스카이트 LED의 효율 향상 및 장기 안정성 확보를 위해 고품질 박막 제조, 계면공학, 결함 제어, 표면 패시베이션, 나노결정 성장 제어 등 다양한 소재 및 공정 기술을 개발하였으며, 대면적 코팅, 모듈화, 친환경 공정 등 상용화 기반 기술도 함께 연구하고 있습니다. 또한, 페로브스카이트 LED의 광전 특성 분석, 발광 메커니즘 규명, 신소재 탐색 등 기초연구와 응용연구를 병행하여, 차세대 디스플레이, 조명, 광통신, 바이오 이미징 등 다양한 분야로의 확장 가능성을 모색하고 있습니다. 이와 같은 연구는 ACS Energy Letters, Light: Science & Applications, Advanced Functional Materials 등 국제 저널에 다수 게재되었으며, 관련 특허 출원 및 기술이전, 산학협력, 국제공동연구 등으로 이어지고 있습니다. 본 연구실의 페로브스카이트 LED 및 광전자 연구는 미래형 광전자 소자 및 융합기술 발전에 기여하고 있습니다.