Photonics Polymer Lab.

신소재공학부 김동유

포토닉스 폴리머 연구실(Photonics Polymer Lab.)은 유기 및 페로브스카이트 태양전지, 유기 전자소자, 고분자/저분자 반도체 소재, 대면적 인쇄공정 등 차세대 에너지 및 전자소자 분야에서 세계적인 연구 역량을 보유하고 있습니다. 본 연구실은 유기 및 페로브스카이트 태양전지의 고효율화, 장기 안정성, 대면적 양산을 위한 소재 및 공정 기술을 집중적으로 개발하고 있습니다. 특히, 고분자 및 저분자 유기 반도체, 전자/정공 수송층, 인터페이스 소재 등 다양한 신소재를 합성하고, 이들의 광전특성 및 소자 내 동작 메커니즘을 심도 있게 분석합니다. 대면적 인쇄공정(roll-to-roll, slot-die, blade coating, spray 등)을 기반으로 한 태양전지 및 전자소자 제조 기술을 선도적으로 연구하고 있습니다. 실험실 수준의 스핀코팅 공정에서 벗어나, 실제 산업화에 적합한 연속 생산이 가능한 인쇄공정의 최적화와 그에 적합한 소재 개발에 주력하고 있습니다. 이를 위해 용액공정성 고분자, 페로브스카이트 전구체, 첨가제, 계면제어 소재 등 다양한 화학적 접근법을 적용하고, 인쇄공정 중 박막의 결정화, 미세구조, 상분리, 계면특성 등을 실시간(in situ)으로 분석하여 최적의 소자 구조와 공정 조건을 도출합니다. 유기 전자소자 분야에서는 고이동도, 양자/음자성, 고스핀 특성 등 다양한 기능성 고분자 및 저분자 반도체를 개발하여, 차세대 유연/플렉시블 전자소자 구현에 기여하고 있습니다. 퀴노이드, 이소인디고, 디케토피롤로피롤, 피렌, 세미플루오로알킬 치환체 등 다양한 전자공여/전자받개 구조를 도입하여 전하 이동도, 에너지 준위, 결정성, 자기적 특성 등을 정밀하게 제어합니다. 또한, 유기 반도체의 분자배향, 결정화, 나노구조 제어를 통해 소자 성능을 극대화하는 연구를 수행하고 있습니다. 본 연구실은 탄소나노튜브, 그래핀, 산화물 나노소재 등과의 하이브리드 구조, 나노입자/나노플로팅게이트를 이용한 메모리 소자, 자기장 유도 고스핀 고분자 등 차세대 융합소재 및 소자 연구도 활발히 진행하고 있습니다. 이러한 연구는 차세대 플렉시블/웨어러블 전자소자, 대면적 인쇄전자, 신개념 정보저장 및 센서 소자 등 다양한 응용 분야로 확장되고 있습니다. 포토닉스 폴리머 연구실은 세계 최고 수준의 유기 및 페로브스카이트 태양전지 효율과 장기 안정성을 달성하였으며, 대면적 모듈 제작, 유연/투명 태양전지, 환경친화적 무할로겐 공정 등 실용화에 필수적인 기술을 확보하고 있습니다. 또한, 다양한 산업체 및 국내외 연구기관과의 협력을 통해 기술이전 및 상용화 연구도 활발히 진행하고 있습니다. 앞으로도 본 연구실은 차세대 에너지 및 전자소자 분야에서 혁신적인 소재와 공정, 소자 기술을 지속적으로 선도해 나갈 것입니다.