태양전지의 효율을 극대화하는 나노물질인 양자점(Quantum Dot)의 산화를 막는 기술이 국내 연구진에 의해 개발됐다.

양자점은 흡·발광 특성을 제어할 수 있는 반도체 나노입자 소재로, 이번 성과를 통해 양자점 소재의 상용화 시기를 앞당길 수 있을 전망이다.

한국기계연구원 정소희 박사팀과 KAIST 이도창·김용현 교수팀은 공동연구를 통해 셀레늄화납(PbSe) 양자점의 안정화 기술을 개발했다고 20일 밝혔다.

셀레늄화납 양자점은 합성이 쉽고 광전변환 특성이 뛰어나 차세대 반도체 소재로 주목받았지만 양자점 표면의 결정면이 대기 중에서 산화하기 쉬워 활용에 제약이 컸다.

연구팀은 할로겐 화합물을 활용해 이러한 단점을 극복했다. 산화 셀레늄화납 양자점에 할로겐 화합물을 섞으면 결정면에 보호막이 형성돼 양자점의 물리화학점 성질이 안정적으로 유지되기 때문이다. 연구팀은 이를 토대로 셀레늄화납 양자점을 활용한 전계효과 트랜지스터(Field Effect Transister) 제작에도 성공했다. 연구팀은 앞서 양자점 크기가 클수록 대기안정성이 떨어진다는 사실을 규명한 바 있다.

연구팀 관계자는 "양자점의 대기안정성 문제가 해결됨에 따라 태양전지나 발광다이오드(LED), 근적외선 검출기 등에서의 양자점 소재 적용이 더욱 활성화되고 상용화 시기도 예상보다 크게 앞당겨질 것"이라고 말했다.

이 연구결과는 지난달 11일 화학분야 권위지인 '미국화학회지'에 실렸다.

백나영기자 100na@dt.co.kr