본 연구실은 유기 및 페로브스카이트 태양전지의 고효율화와 대면적 양산을 위한 소재 및 공정 기술을 선도적으로 개발하고 있습니다. 유기 태양전지(Organic Solar Cell, OSC)와 페로브스카이트 태양전지(Perovskite Solar Cell, PSC)는 저비용, 경량, 유연성, 대면적 인쇄공정이 가능한 차세대 태양전지로 주목받고 있습니다. 본 연구실은 고효율 유기 및 페로브스카이트 태양전지 구현을 위해 새로운 고분자 및 저분자 유기 반도체, 전자/정공 수송층, 인터페이스 소재 등을 합성하고, 이들의 광전특성 및 소자 내 동작 메커니즘을 심도 있게 분석합니다. 특히, 대면적 인쇄공정(roll-to-roll, slot-die, blade coating, spray 등) 기반의 태양전지 제조 기술을 집중적으로 연구하고 있습니다. 기존의 스핀코팅 등 실험실 수준의 공정에서 벗어나, 실제 산업화에 적합한 대면적, 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. 이러한 연구를 통해 본 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.

본 연구실은 유기 전자소자(유기 박막 트랜지스터, 유기 메모리, 유기 광센서 등)에 적용되는 고성능 고분자 및 저분자 반도체 소재의 설계, 합성, 특성 분석 및 소자 응용에 대한 연구를 수행하고 있습니다. 특히, 고이동도, 양자/음자성, 고스핀 특성 등 다양한 기능성 고분자 및 저분자 반도체를 개발하여, 차세대 유연/플렉시블 전자소자 구현에 기여하고 있습니다. 대표적으로, 퀴노이드(Quinoid) 구조, 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 수행합니다. 블레이드 코팅, 슬롯다이, 롤투롤 등 인쇄공정 중 박막의 미세구조 형성 메커니즘을 실시간(in situ)으로 분석하고, 외부 전기장, 용매 선택, 첨가제, 표면처리 등 다양한 공정 변수에 따른 분자배열 및 결정성 변화를 정밀하게 제어합니다. 이를 통해 고이동도 유기 트랜지스터, 고신뢰성 유기 메모리, 고감도 유기 광센서 등 다양한 소자에 적용하고 있습니다. 특히, 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.