50 공업화학 전망, 제22권 제4호, 2019
김 영 훈(Younghoon Kim)
대구경북과학기술원(DGIST) 태양에너지융합연구센터 선임연구원 대구광역시 달성군 현풍면 테크노중앙대로 333 DGIST R3동 510호 053-785-3541
[약력]
2008 국민대학교 신소재공학부 학사
2010 국민대학교 신소재공학부 석사
2014 고려대학교 화공생명공학과 박사
2015 고려대학교 BK21Plus 화학공학인력양성사업단 박사후연구원
2017 토론토대학교(캐나다) 전기전자컴퓨터공학과 박사후연구원
2017~현재 대구경북과학기술원(DGIST) 태양에너지융합연구센터 선임연구원
[연구분야]
• Chalcogenide Colloidal Qquantum Dot (PbS, AgBiS2, etc.) Synthesis and Surface Modification • Lead Halide-based Perovskite Colloidal Quantum Dot Synthesis and Surface Modification • Colloidal Quantum Dot-based Optoelectronic Devices (Solar Cells, LEDs)
• Nanocrystal Assembly and Thin Film Fabrication for Multifunctionalities
[연구분야 소개]
본 연구센터에서는 양자점(quantum dots)을 포함하는 콜로이드 형태의 다양한 반도체 나노 소재를 이용 하여 빛에너지를 전기에너지로 전환시킬 수 있는 태양전지 제작 및 특성 분석 연구를 수행하고 있다. 그 중, 콜로이드 페로브스카이트 양자점은 입자 크기뿐만 아니라 할로겐 원소 조성 변화에 따라 밴드갭 (bandgap)을 자유롭게 조절할 수 있기 때문에 다양한 빛의 흡수 및 발광이 가능하고, 또한 양자구속효과 (quantum confinement effect)에 의해 높은 발광효율 및 다중 엑시톤 형성(multi exciton generation) 현 상이 동시에 발현될 수 있다는 장점을 갖는다[1-3]. 기존 칼코겐화합물 기반의 양자점은 재료 자체의 본 질적인 특성 제한에 의해 태양전지 및 전기발광 소자에 적합한 재료가 따로 구분되어 왔었으나, 콜로이드 페로브스카이트 양자점을 이용하게 되면 하나의 단일 소자 내에서 에너지 하베스팅 및 전기 발광이 동시에 가능한 다기능성 광전소자로의 응용이 가능하다. 이러한 우수한 광학, 광물리 및 광전 특성 때문에 태양전 지뿐만 아니라 발광을 기반으로 하는 다양한 광전소자로의 응용이 가능한 차세대 콜로이드 양자점 재료로 써 각광을 받고 있다[3-5]. 본 연구그룹에서는 다양한 할로겐 조성의 콜로이드 페로브스카이트 양자점 합 성 및 표면 개질 방법의 최적화를 통한 광전 소자로 적용시키는 연구를 수행하고 있다.
양자점 디스플레이의 상용화가 가능했던 가장 큰 이유는 친환경 원소 기반의 고효율 및 고퀄리티 양자점
젊은과학자 소개
http://www.ksiec.or.kr
KIC News, Volume 22, No. 4, 2019
KIC News, Volume 22, No. 4, 2019 51 을 성공적으로 합성할 수 있었기 때문이다. 따라서 본 연구그룹에서는 납이 없는 친환경 원소 기반의 콜로 이드 나노입자를 합성하고 이를 태양전지에 적용시키는 연구를 수행함으로써 상용화에 더 가까워질 수 있 는 기술을 개발 중에 있다. 이를 위해 본 연구그룹은 은(Ag) 및 비스무스(Bi) 기반의 I-V-VI 족 삼성분계 화합물 기반의 콜로이드 AgBiS2 양자점 합성 및 표면화학 연구를 통해 AgBiS2 양자점 태양전지 성능을 향 상시키는 연구를 수행 중이다[6-8].
[참고문헌]
1. L. Protesescu, S. Yakunin, M. I. Bodnarchuk, F. Krieg, R. Caputo, C. H. Hendon, R. X. Yang, A.
Walsh, and M. V. Kovalenko, Nanocrystals of cesium lead halide perovskites (CsPbX3, X = Cl, Br, and I): Novel optoelectronic materials showing bright emission with wide color gamut, Nano Lett., 15, 2692 (2015).
2. Y. Kim, E. Yassitepe, O. Voznyy, R. Comin, G. Walters, X. Gong, P. Kanjanaboos, A. F. Nogueira, and E. H. Sargent, Efficient luminescence from perovskite quantum dot solids, ACS Appl. Mater.
Interfaces, 7, 25007 (2015).
3. A. Swarnkar, A. R. Marshall, E. M. Sanehira, B. D. Chernomordik, D. T. Moore, J. A. Christians, T. Chakrabarti, and J. M. Luther, Quantum dot–induced phase stabilization of α-CsPbI3 perovskite for high-efficiency photovoltaics, Science, 354, 92 (2016).
4. E. M. Sanehira, A. R. Marshall, J. A. Christians, S. P. Harvey, P. N. Ciesielski, L. M. Wheeler, P.
Schulz, L. Y. Lin, M. C. Beard, and J. M. Luther, Enhanced mobility CsPbI3 quantum dot arrays for record-efficiency, high-voltage photovoltaic cells, Sci. Adv., 3, eaao4204 (2017).
5. L. M. Wheeler, E. M. Sanehira, A. R. Marshall, P. Schulz, M. Suri, N. C. Anderson, J. A.
Christians, D. Nordlund, D. Sokaras, T. Kroll, S. P. Harvey, J. J. Berry, L. Y. Lin, and J. M. Luther, Targeted ligand-exchange chemistry on cesium lead halide perovskite quantum dots for high-effi- ciency photovoltaics, J. Am. Chem. Soc., 140, 10504 (2018).
6. M. Bernechea, N. C. Miller, G. Xercavins, D. So, A. Stavrinadis, and G. Konstantatos, Solution-pro- cessed solar cells based on environmentally friendly AgBiS2 nanocrystals, Nat. Photonics, 10, 521 (2016).
7. L. Hu, R. J. Patterson, Z. Zhang, Y. Hu, D. Li, Z. Chen, L. Yuan, Z. L. Teh, Y. Gao, G. J. Conibeera, and S. Huang, Enhanced optoelectronic performance in AgBiS2 nanocrystals obtained via an improved amine-based synthesis route, J. Mater. Chem. C, 6, 731 (2018).
8. J. T. Oh, S. Y. Bae, S. R. Ha, H. Cho, S. J. Lim, D. W. Boukhvalov, Y. Kim, and H. Choi, Water-resistant AgBiS2 colloidal nanocrystal solids for eco-friendly thin film photovoltaics, Nanoscale, 11, 9633 (2019).