콜로이드 양자점 태양전지의 전하추출 전략

전문가 제언

○ 인간 능력의 한계를 보이는 쓰나미, 복잡한 인증절차 등은 화석에너지 에 버금갔던 청정에너지 소스 원자력발전의 장래를 불안하게 하고 있다. 안전한 태양전지의 발전단가가 짧은 공기와 나날이 발전하는 기술에 의해 그리드패리티에 접근하고 있다. 태양전지의 효율향상 한계 극복을 위한 열전자추출, 다중여기자생성, 광자 상향변환/하향변환 등 열 양자점 기술이 미국 Nozik 등에 의해 등장한지 오래되었다.

○ 용액 합성/가공의 장점을 가진 PbS, CdSe 등의 콜로이드양자점(CQD)이 실용화를 앞두고 연구열이 높다. 이들 태양전지 변환효율은 2005년 1% 미만에서 2013년 8.5%의 기록으로 향상되었다. 이는 CQD 고체의 고밀도화, 부동태화 등에 많은 노력이 투자된 덕이다. 주로 양자점 감응 태양전지, 쇼트키 태양전지, 공핍이종접합 태양전지 등에 사용된다.

○ 이 글은 CQD막과 접촉하는 전극재료의 조성/구조연구에 의해 달성된 전하추출에서의 진보를 고찰하고 있다. 진기한 구조를 가진 여러 부류의 전극이 개발되어 전하추출 향상을 보이는 벌크이종접합(BHJ) 형성에 이용됨도 소개하고 있다. 계면재료 사이의 띠 간격 에너지 불일치, 도핑 그리고 계면 트랩상태 밀도에 대한 제어가 CQD 고체와의 전기적 통신향상 달성에 필수적임을 강조하고 있다.

○ 이 글은 또한 양자크기 효과를 갖는 양자점 재료의 접합을 이용하는 셀에서 광학적 흡수스펙트럼이 맞춤 조정되고 p-n접합재료 계면에서 진성 일치 띠 간격이 이루어짐을 설명하고 있다. 이로써 모든 양자조정 정류접합에서 효율 좋은 전하분리가 일어날 수 있으나 금후 독성우려가 없는 실리콘이나 그래핀 양자점 이용 태양전지 개발이 필요하다.

○ 한국은 이전 정부로부터 양자점 태양전지 등 고효율 태양전지 실용화를 위한 2200억 원의 투자계획이 발표/추진되고 여러 연구기관이 활발한 활동을 보이고 있다. 2013년 성균관대 박남규교수(여러 연구기관 공동)의 PbS 양자점에 의한 1.6배의 광전류 향상 연구보고, 포항공대(양자점/ZnO 나노선 이용관련), 한국과학기술원과 연세대, 한국화학연구원(무기/유기 하이브리드 소재연구 관련) 등이 연구에 참여하고 있다.

저자

Xinzheng Lan et al

자료유형

학술정보

원문언어

영어

기업산업분류

화학·화공

연도

2014

권(호)

13()

잡지명

Nature Materials

과학기술
표준분류

화학·화공

페이지

233~240

분석자

변*호

분석물

• 콜로이드 양자점 태양전지의 전하추출 전략.pdf [402,229 byte]

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