내 신청현황
종류	모집공고명	진행상태
신청내용이 없습니다.

첨단기술정보

home
알림마당
과학기술정보분석
첨단기술정보

황화납 양자점으로부터의 다중여기자분리와 열전자 추출

전문가 제언: ○ 에너지 위기 타개에 고효율 고신뢰성 실리콘 태양전지는 장기간 공헌해 왔다. 그러나 이 단일접합 태양전지에 Schockley-Queisser 한계가 있어 이론적으로 광전 변환효율은 30% 정도를 넘을 수 없음은 알려진 사실이다. 반도체 재료의 띠 간격보다 높은 에너지를 가진 태양광 스펙트럼은 흡수된 뒤 과잉 에너지가 열중성자화 손실로 사라지며, 에너지가 반도체의 띠 간격보다 낮은 빛은 흡수되지 못하기 때문 등이다.

○ 이에 ①완화되기 전에 열전자 추출 및 ②흡수된 고에너지를 가진 한 광자로부터 여러 여기자를 만드는 다중여기자 생성(MEG)이 주 해결책으로 연구되었다. 후자에는 반도체에서 여기자 Bohr 반경보다 작은 크기의 나노입자인 양자 구속효과를 가진 영차원의 양자점(QD)이 이용되고 있다. 나노 수준에서 크기가 작아질수록 높은 에너지(작은 띠 간격)를 흡수하는 양자 크기효과로 인해 고에너지 QD를 이용할 수 있는 것이다.

○ 양자점에는 용액 내에서 합성과 가공이 쉬운 콜로이드 양자점이 많이 연구되고 있는데, PbS 등의 여러 반도체 양자점이 있다. 미국 NREL의 Nozik은 장기간의 연구 끝에 MEG를 최근 인정받고, 학계는 그리 높지 않은 MEG 효율(160%)(이 글의 연구에선 약 114%)을 인정하고 있다. 더 높은 효율과 낮은 문턱 등을 가진 새로운 재료개발 연구가 필요하다.

○ S-Q 한계 극복을 위한 위의 두 방법에서 난제는 초고속 캐리어 냉각 및 Auger 재결합에 의한 여기자 소멸보다 빠른 초고속 여기자분리의 필요성이다. 이 글에서 저자 Ye Yang 등은 PbS QD에서 초고속 전자이동이 이 둘을 실제로 가능케 하였음을 입증하는 일련의 연구를 소개하고 있다. 이 고찰은 MEG 및 열전자 추출 연구의 백미가 되고 있다.

○ 국내 지식경제부는 양자점 이용을 포함한 고효율 태양전지 개발 등 원천기술 확보에 10년간 최대 2200억 원 투입을 계획하였다. 2013년 1월 성균관대의 박남규 교수팀은 이화여대, 삼성종합기술원, KIST와 함께 염료감응 태양전지에서 염료 대신 Hg 도핑 PbS 양자점을 사용하여 효율6.5%(광전류 1.6배)를 시현하였다. 양자점 태양전지 연구에는 한국기계연구원, 한국과학기술원, 연세대 산학협력단 등의 활약이 돋보인다.

저자: Ye Yang et al
자료유형: 학술정보