우리 연구실은 유무기 나노구조체를 활용한 차세대 광전소자 개발에 주력하고 있습니다. 유무기 하이브리드 페로브스카이트, 유기/고분자 반도체, 나노 복합재료 등 다양한 나노소재를 설계 및 합성하여, 기존 반도체 소자의 한계를 극복하고자 합니다. 특히, 나노 구조 및 나노모폴로지 제어 기술을 통해 소자의 효율과 안정성을 극대화하는 데 집중하고 있습니다. 이러한 연구는 고효율 태양전지, 미래형 디스플레이, 스마트 센서, 이미지 센서, 적외선 포토디텍터 등 다양한 응용 분야로 확장되고 있습니다. 예를 들어, 대면적 태양전지와 건물 일체형 태양전지(BIPV), 반투명 태양전지, 플렉서블(flexible) 광전소자, 텍스타일(섬유형) 및 부착형 전자소자 등 혁신적인 소자 구조를 개발하여 실생활에 적용 가능한 기술로 발전시키고 있습니다. 또한, 용액 공정, 진공 증착, 롤투롤(Roll-to-Roll) 공정 등 다양한 제조 기술을 융합하여 대면적, 대량생산이 가능한 소자 제작법을 연구하고 있습니다. 이를 통해 차세대 에너지 및 정보통신 분야에서 요구되는 고성능, 고신뢰성, 친환경 광전소자 개발에 기여하고 있습니다.

본 연구실은 인공지능(AI)과 계산화학을 접목한 신소재 반도체 개발에도 선도적인 역할을 하고 있습니다. 전통적인 실험 기반 소재 개발의 한계를 극복하기 위해, 머신러닝 및 딥러닝 알고리즘을 활용하여 소재의 구조-특성 상관관계를 분석하고, 최적의 합성 조건 및 소자 구조를 예측합니다. 이를 통해 소재 개발의 속도를 획기적으로 단축하고, 새로운 기능성 나노소재를 발굴하고 있습니다. 특히, 태양전지, 광전소자, 센서 등 다양한 응용 분야에 적합한 신개념 나노소재를 설계하고, 실험적 데이터와 시뮬레이션 결과를 통합하여 소재의 성능을 극대화합니다. 예를 들어, Shockley 다이오드 기반의 수치해석과 머신러닝을 결합하여 페로브스카이트 태양전지의 광전 특성을 정밀하게 예측하고, 최적화된 제조 공정을 도출합니다. 이와 더불어, 인공지능을 활용한 데이터 기반 연구 교육도 병행하여, 차세대 연구 인력 양성에도 힘쓰고 있습니다. 이를 통해 신소재 반도체 분야의 혁신을 주도하고, 미래 에너지 및 정보기술 산업의 발전에 기여하고 있습니다.

연구실은 친환경 소재와 고안정성 구현을 위한 페로브스카이트 태양전지 및 광전소자 개발에 집중하고 있습니다. 기존 페로브스카이트 소재의 환경적 문제와 내구성 한계를 극복하기 위해, 무납(無鉛) 및 친환경 용매 기반의 나노결정 합성, 표면/계면 결함 제어, 고분자 도핑 및 패시베이션 등 다양한 전략을 적용하고 있습니다. 특히, 롤투롤 공정, 진공 증착, 솔루션 프로세스 등 대면적 제조 기술을 활용하여, 상용화가 가능한 고효율·고안정성 페로브스카이트 태양전지 및 광전소자를 개발하고 있습니다. 또한, 다양한 첨가제 및 계면공학 기술을 도입하여, 소자의 장기 안정성, 내습성, 내열성 등 실사용 환경에서의 신뢰성을 대폭 향상시키고 있습니다. 이러한 연구는 에너지 전환 효율의 극대화뿐만 아니라, 환경 친화적이고 지속 가능한 에너지 솔루션 제공에 중점을 두고 있습니다. 미래형 에너지 산업의 핵심 기술로서, 친환경·고안정성 페로브스카이트 소자 개발을 통해 사회적·산업적 파급효과를 창출하고 있습니다.