 | | 이재진 교수 |
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최근 화석연료의 고갈과 환경오염 문제로 신재생에너지 개발 및 효율적인 에너지 이용에 대한 관심이 뜨겁다.
이재진 교수가 이끄는 아주대학교 나노소자연구실은 이 같은 시대적 요구에 발맞춰 차세대 고효율 집광형 태양전지와 LED 기술 개발에 박차를 가하고 있다. 2007년 설립된 연구실은 Ⅲ-Ⅴ 화합물반도체 기술과 나노기술을 바탕으로 차세대 광전자소자 설계 및 제작에 관한 연구를 수행하고 있다. 특히 Ⅲ-Ⅴ 화합물반도체에 기반한 고효율 다중접합 박막 태양전지와 고출력 수직형 청색 LED를 비롯한 첨단 광반도체 기술에 관한 연구가 집중적으로 이뤄지고 있다. 이는 차세대 태양광 발전시스템이나 LED 조명 등에 널리 활용될 수 있는 미래의 광반도체 소자기술이다.
GaAs, GaN 등 Ⅲ-Ⅴ 화합물반도체는 현재 가장 많이 사용되고 있는 반도체 물질인 실리콘에 비해 광학적 특성이 우수해 다양한 광반도체 소자 제작에 유리하다. 특히 유기금속화학기상증착(MOCVD) 기술을 이용, 다양한 구조의 고품위 소자제작이 가능하기 때문에 현재까지 가장 높은 효율을 기록하고 있는 태양전지와 청색LED는 모두 Ⅲ-Ⅴ 화합물반도체를 기반으로 하고 있다.
다중접합 구조의 Ⅲ-Ⅴ화합물반도체 태양전지는 넓은 범위의 태양광을 효율적으로 흡수할 수 있기 때문에 다른 종류의 태양전지에 비해 한층 높은 광전변환효율 달성이 가능하다.
제조비용이 비싸다는 단점은 집광기술을 통해 극복할 수 있으며 최근 실리콘 태양전지와비교해 가격경쟁력이 입증되면서 전세계적으로 활발한 연구가 진행되고 있다. 아주대 연구실은 나노소자특화팹센터(KANC)와 함께 설립한 아주대ㆍKANC 태양전지 공동연구센터를 중심으로 연구를 진행하고 있으며, 최근 이중접합 구조를 이용해 국내 최고 수준의 광전변환효율을 달성한 바 있다.
LED는 형광등이나 백열전구와 같은 기존의 광원에 비해 전력소모가 적고, 응답속도가 빨라 차세대 광원으로 주목받고 있다. 아주대 연구실에서 연구중인 청색 LED는 백색 LED 제작을 위한 핵심소자로 녹색 및 적색 LED와 함께 사용하거나 황색 형광물질을 도포해 백색광을 만들어낼 수 있다. 특히 수직형 구조의 청색 LED 제작기술을 연구하면서 고효율ㆍ고출력 LED광원을 개발하기 위해 노력하고 있다.
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