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나노입자 폴리머 태양광전지

전문가 제언: ○ 반도체로 구성된 태양전지에 빛을 쪼였을 때에 전기가 발생하는 메커니즘은 자유전자의 발생과 자유전자를 외부회로에 보내서 전기를 유도하는 2개의 연속된 현상으로 설명될 수 있으며, 사용되는 반도체의 종류로서 태양광전지의 종류를 구분할 수 있다.

○ 태양광전지에 사용되는 반도체는 결정 또는 비정질 실리콘이 주종을 이루고 있으나 최근에는 유무기의 화합물 반도체가 많이 개발되고 있다. 2007년에 미국에서는 반도체성 폴리머와 플러렌으로 구성된 벌크이종접합(BHJ: Bulk Heterojunction) 태양광전지를 개발하여 기존의 실리콘 태양전지를 대체할 수 있는 가능성을 보였는데, 플라스틱 태양광전지는 실리콘 태양광전지에 비해 저렴하고 경량이기 때문에 태양에너지의 이용환경을 크게 개선할 수 있다.

○ 이 자료는 지금까지 발표된 나노입자 폴리머 태양광전지의 연구결과를 고찰하고 있으며, 특히 BHJ 박막 태양광전지의 반도체 물질과 구조 및 특성을 종합하고 있다. 이종접합 나노입자 폴리머 태양광전지의 상업화를 위해서는 태양광전지의 에너지변환효율이 8% 이상이 되어야 하는 것으로 평가되고 있는데 이 자료는 현재까지의 연구결과를 종합하여 나노입자 폴리머 태양광전지의 최적 성능을 구현하기 위한 조건을 도출하고 있다.

○ 우리나라에서도 낮은 밴드 갭(band gap)과 높은 이동도를 가지는 P3HT와 응용성이 우수한 PCBM(전자수용체) 유기 태양전지로서 에너지변환효율 5.3%를 달성하고 있다. 현재 더 낮은 밴드 갭의 새로운 계열의 폴리머와 새로운 PCBM 개발이 진행되고 있으며, 향후 10%의 에너지변환효율 달성을 목표로 연구가 진행되고 있는데, 이러한 자료가 국내 태양에너지 이용 확대와 기술개발에 참고자료로서 활용되기를 기대한다.

저자: Brian R. Saunders, Michael L. Turner
자료유형: 학술정보