내 신청현황
종류	모집공고명	진행상태
신청내용이 없습니다.

첨단기술정보

home
알림마당
과학기술정보분석
첨단기술정보

하이브리드 고분자:나노결정 태양전지에서의 배위자 공학

전문가 제언: ○ 고비용 실리콘 태양전지 대체에서 기대 높은 저비용 용액가공 가능 고분자:풀러렌 이종접합(BHJ) 태양전지는 9% 초과 파워변환효율(PCE)에 머물러 있다. 고분자 내 저이동도의 원인인 결정경계의 불순물 연구 등이 보고되고 있는 가운데, 전자주개에는 단락전류(Jsc) 향상에 필수인 낮은 띠 간격과 동시에 개방회로 전압(Voc) 향상을 위한 수많은 공액고분자가 연구되고 있으나 더 이상의 성능향상은 장시간이 필요해 보인다.

○ 전자받개에서 독보적 유기계 풀러렌 및 그 유도체는 광흡수가 거의 없고 고가이므로 대체가 추구되어 왔다. 저렴하고 광흡수력이 강하고 조정가능 띠 간격과 높은 전자이동도를 가진 CdSe 등의 반도체 나노결정이 하이브리드 BHJ의 받개로 연구되고 있다. 더욱 나노결정은 비등방성(테트라포드 포함) 구조가 가능하여 BHJ의 한계인 전자수송 개선이 기대되지만 PCE는 ~6%에 그쳐 실현가능 기대치 10%에 못 미치고 있다.

○ 저자들은 나노결정 표면의 리간드와 이들이 하이브리드 태양전지 성능에 미치는 영향과 개선책 그리고 전망을 집중 논의한다. 원래 리간드는 나노결정 합성 시 용매 내 나노입자의 응집을 막아 콜로이드 상의 안정을 위한 긴 사슬의 절연성 유기물이다. 따라서 나노결정들 사이 및 고분자와 나노결정간의 전자결합이 약해 나노결정 표면에서의 전하트랩은 전하재결합으로 여기자 분리와 계면 전하이동에 지장을 주므로 음이온 원 리간드의 짧은 길이 리간드로의 완전교환이 필요하다. 초기엔 피리딘으로 바뀌었는데 중성이므로 결합이 약해 고성능 리간드가 탐구되었다.

○ 작지만 강한 결합력의 염기성 tert-butylthiol 등 고효율 리간드가 발견되었고, 나노결정 표면 과잉 금속이온의 완전 배위결합 필요성이 설명되었다. 국내 고분자 태양전지 기술은 GIST 히거센터 이광희 교수 등의 단일접합 및 탠덤 셀 성능기록이 유명했다. 고분자 하이브리드 태양전지에 관해서는 2003년/2006년 서울대 최상현, 2006년 고려대 강윤묵, 2009~2012년 한남대 이광섭 등의 연구가 일예이다. 받개의 콜로이드 나노결정은 환경에 유해한데 2014년 KIST 이도권, 조소혜는 CZTS를 화학용매 없이 기계화학적으로 합성하여 나노결정 합성의 금후 방향을 세계에 알렸다.

저자: Matthew J. Greaney et al.
자료유형: 학술정보