무기흡광제 나노구조 태양전지의 계면공학

전문가 제언

○ 신재생에너지 기술 중 청정하며 안전한 태양전지가 차지하는 역할에 대한 인식이 점차 증대하고 있다. 그러나 태양전지의 변환효율과 안정성 등은 아직도 과제가 많다. 나노구조 태양전지는 저비용 덕에 전통적 박막 태양전지의 대안 가능성을 보이고 있다.

 

○ 염료감응 태양전지에서 염료를 대체한 무기반도체 흡광제를 이용하는 나노구조 태양전지의 세 유형이 관심을 끌고 있다. 양자점감응 태양전지(QDSSC), 극박막흡광제 태양전지(ETASC) 그리고 콜로이드양자점 태양전지(CQD)인데, 양자구속효과에서 유래된 흡광특성 및 유기염료와 같은 유기재료보다 우수한 옥외열화에 대한 안정성에서 특히 유리하다.

 

○ 그러나 이들 셀 구조는 엄청난 내부 표면적에 관련된 내부 재결합 등의 문제를 갖고 있다. 계면처리(흡광제/양극, 흡광제/정공수송체(HTM))가 이들의 전자특성 향상에 효과적임이 입증되었다. 이 글은 세 유형의 계면수정을 중점 소개하고 있는데, 분자쌍극자층에 의한 띠 정렬, 양자점 합성 시의 리간드 교환에 의한 CQD 막 내 전하이동도 향상, 그리고 계면무기층에 의한 재결합 감소이다. 선정된 실례 소개와, 이들 셀 내 표면수정 연구는 태양전지 공동체에 흥미를 제공할 것이다.

 

○ 무기흡광제의 유망성에도 불구하고 이들 세 유형 태양전지의 파워변환효율(PCE) 기록은 현재 QDSSC 6.8%, ETASC 6.3%, CQDSC 8.5%로 낮지만 여러 연구그룹의 열띤 연구로 급속히 향상하고 있다. 5년 전 QDSSC는 3%에 불과하였다. 염료감응 태양전지(DSSC)는 액체전해질유형 12.3%, 고상 DSSC 8.5%를 보이나 2012년부터 대두된 메틸암모늄납 요오드화물은 나노구조나 평면구조나 모두 PCE 기록이 15.4% 이상이다.

 

○ 한국은 국가 정책방향에 맞추어 양자점 태양전지 보고가 활발하다. 2008년 한국화학연구원(KRICT) 석상일 등의 CdSe 양자점감응 태양전지(QDSSC) 연구, 2011년 KRICT의 PbS CQDSC 연구, 2011년 성균관대 박남규 등의 페로브스카이트 QDSSC 연구, 2012년 서울대의 김종민, 최홍식, 박병우 등의 CdS QDSSC 연구, 2012년 성균관대 김희선 등의 페로브스카이트 연구, 2013년 KRICT의 2회 보고 등은 일례이다.

저자

Katherine E. Roelofs et al.

자료유형

학술정보

원문언어

영어

기업산업분류

화학·화공

연도

2014

권(호)

5()

잡지명

The Journal of Physical Chemistry Letters

과학기술
표준분류

화학·화공

페이지

348~360

분석자

변*호

분석물

• 무기흡광제 나노구조 태양전지의 계면공학.pdf [386,478 byte]

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