태양전지산업의 차세대 강자 양자점 태양전지

전문가 제언

○ 최근 친환경 태양전지 연구에서 고효율 광전변환 한계 극복을 위해 반도체 나노구조(양자점) 이용이 인기를 얻고 있다. 이 분야 연구 진척의 일부는 새로운 반도체재료 합성영역인데 이들의 크기, 형상 그리고 조성을 통한 띠 간격 등 전자특성의 조정 가능성이다. 핫 전자주입, 다중여기자생성(MEG), 플라즈몬효과 등의 신기술 개발이 힘을 얻고 있다.

 

○ 이 글은 반도체 나노구조, 즉 양자점 기반 차세대 태양전지의 기초부터 최근 발전과 미래 전망을 소개하고 이에 따른 결과로 양자점 태양전지가 이 분야의 차세대 강자로 될 것을 예측하고 있다. 여기서 양자점 기반 차세대 태양전지의 3가지 예를 소개하고 있다. ①하부(광음극)로부터 ITO/ZnO/PbSe/정공도체/Au 순서의 반도체 이종접합태양전지, ②PEDOT/양자점/P3HT 순서의 고분자/양자점 하이브리드 태양전지, ③DSSC의 TiO2입자 위에 염료를 대체한 양자점의 양자점 감응 태양전지(QDSSC)이다. 양자점 증착의 기본 6개 방법도 설명하고 있는데 유익하다.

 

○ QD 태양전지 연구에서 현재 두 유형의 구조는 고상반도체 이종접합(SHJSC)과 액상접합 태양전지(또는 양자점 감응 태양전지: QDSSC)인데 모두 실험실적으로 간단하여 태양전지 제조에 경제적 장점을 보인다. 고상 SHJSC 연구보고의 대부분은 납칼코겐화물이며 많은 노력 끝에 금속칼코겐의 효율은 7%까지 향상되었다. 2013년 1월 성균관대의 박남규 교수팀은 다른 팀과 함께 염료감응 태양전지에서 염료대신 Hg 도핑 PbS 양자점을 사용하여 효율 6.5%(광전류는 1.6배)를 시현하였다.

 

○ 최근 유기금속할로겐화물 페로브스카이트 기반의 이온결정성 반도체가 QDSC의 실현성 높은 후보로 나타나 칼코겐 기반 이종접합 태양전지의 효율을 능가했다. 현재 이의 효율에서 한국화학연구원의 석상일팀의 17.9%, 성균관대 박남규교수팀의 17.0%가 공인되었다. 지식경제부는 양자점 이용을 포함한 고효율 태양전지 개발 등 원천기술 확보에 10년간 최대 2,200억 원 투입을 계획했다. 미래창조과학부의 금년 4월 국가중점과학기술 전략로드맵은 에너지 수확용 신소재를 포함했다. 구랍 석탄으로부터의 양산제법이 소개된 그래핀 양자점의 태양전지 적용이 기대된다.

저자

Prashant V. Kamat

자료유형

학술정보

원문언어

영어

기업산업분류

화학·화공

연도

2013

권(호)

4()

잡지명

The Journal of Physical Chemistry Letters

과학기술
표준분류

화학·화공

페이지

908~918

분석자

변*호

분석물

• 태양전지산업의 차세대 강자 양자점 태양전지.pdf [400,440 byte]

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