나노결정 태양광 전지에서 양이온의 영향(Cation effects in nanocrystalline solar cells)

전문가 제언

□ Grätzel 연구실의 선구적인 태양광 전지의 발명은 과거 20 년 간의 학계와 산업계의 꾸준한 연구 결과로 고효율의 나노결정 염료 활성화 태양광 전지의 발전을 가져 왔다. 단결정 반도체 태양광 전지에 비해 광전환 효율이 떨어지기는 하지마는 전지의 생산 비용이 싸기 때문에 태양광 전지로서 충분한 가능성을 가지고 있다.

□ 태양광 전지의 광전류 발생은 태양광을 흡수하여 여기된 염료의 전도 대에 올라 온 전자가 반도체 물질 속으로 투입되어 양전극으로 전달될 때 일어난다. 초기에는 광전류 발생효율의 속도상수는 반도체의 전자이동도에 따르는 것으로 이해되었지만 여기된 발색단의 전자가 재결합 하기 전에 반도체로 전자의 투입 효율이 더 중요하다는 것이 알려졌다.

□ 발색단의 여기된 전자가 반도체로 투입되는 확률과 속도는 양이온의 종류와 농도에 크게 영향을 받는다는 것은 태양광 전지의 광전효율을 한 단계 올려놓은 발전이다. 광전 변환에 대한 양이온의 역할이 정확히 규명되어야 하며 염료가 반도체 표면에 흡착되어 있는 상태에 양이온이 영향을 미친다는 결과도 정확히 이해되어야 한다.

□ TiO2 나노결정 태양광전지의 광전 변환효율이 10 %이면 경제적인 임계선에 다달았지만 이 전지의 이상적인 광전 변환효율은 30 %이므로 아직도 개선될 여지가 많이 남았다. 광전 변환 메카니즘과 역학에 관한 정확한 정보를 얻기 위한 노력이 있어야 하고, 전지의 효율은 물론이고 전지의 수명도 향상되어야 하므로 전지 제작 기술의 발전에도 많은 연구가 필요하다.

□ 태양광 전지의 핵심재료인 염료는 금속 리간드나 유기재료로서 π전자를 가지고 있으며 유기발광이나 유기반도체 물질로도 사용되고 있다. 결합 전자가 광 에너지에 의해 여기 되었다가 재결합이 일어나기 전의 상태를 활용하는 것이 태양광 전지이고 재결합이 일어난 후의 상태를 활용하는 것이 발광다이오드이다. 따라서 광전지 연구가 발광다이오드 연구와 접목을 하면 이 분야의 발전이 더 빠를 수 있다. 또한 π전자를 가진 유기 반도체와 광전지와의 연관성을 찾는 것도 가치가 있다.

저자

Watson, DF; Meyer, GJ

자료유형

원문언어

영어

기업산업분류

에너지

연도

2004

권(호)

248(13-14)

잡지명

Coordination Chemistry Reviews

과학기술
표준분류

에너지

페이지

1391~1406

분석자

김*엽

분석물

• 나노결정 태양광 전지에서 양이온의 영향.pdf [177,526 byte]

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