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알루미늄과 구리가 도핑된 산화아연 광전극을 활용한 양자점 감응형 태양전지

전문가 제언: ○ 대표적인 재생에너지인 태양전지의 핵심 개발목표는 광에서 전기로 변환하는 효율을 높이고, 전력생산 원가를 낮추는 것이다. 이 목표를 달성하기 위하여 실리콘 웨이퍼와 박막, II-VI 족과 III-V 족 화합물 반도체를 활용한 태양전지 연구개발이 많이 진행되어 왔다. 최근에는 염료, 유기물, 하이브리드, 양자점 등 다양한 재료를 사용한 연구개발도 활발하게 진행되고 있다.

○ 염료 감응형 태양전지보다 변환효율이 높은 양자점 감응형 태양전지에 대한 연구개발이 많이 진행되고 있다. 감응형 태양전지의 핵심 부품인 광전극, 감응제, 전해질과 카운터 전극 개발이 기술적으로 해결하여야 할 이슈이다.

○ 본 문헌에서는 Al과 Cu가 도핑된 ZnO 나노박막을 간단한 솔젤 침지코팅법으로 제조한 후 표면이 나노분말로 이루어진 박막 형태이고, 도핑 원소들이 Zn자리에 잘 치환된 것도 확인하였다. 제조된 나노박막 표면에 CdS 양자점을 증착하여 양자점 감응형 태양전지의 양극전극으로 사용하여 태양전지 특성을 측정하였다. 도핑된 ZnO 나노박막이 도핑되지 않은 ZnO를 사용한 경우보다 태양전지의 효율이 향상된 결과를 보여 주어 광전극 재료로 ZnO의 가능성을 제시하고 있다.

○ 국내의 대학 및 산업체에서 태양전지와 양자점에 대한 각각의 연구개발은 새로운 재생에너지 개발뿐만 아니라 다양한 분야에의 활용 가능성 때문에 활발히 이루어지고 있다 그러나 양자점 감응형 태양전지에 대한 연구개발은 매우 초기단계에 있다.

○ 태양전지의 광전극 재료로 사용되기 위하여 다양한 도핑원소와 도핑 농도 등에 대한 연구개발로 ZnO 전극재료의 최적화 방안을 도출할 뿐만 아니라 효율적이고 제조가 용이한 감응제, 전해질 및 카운터 전극 개발 등으로 양자점 감응형 태양전지의 효율을 높일 수 방안에 대한 개발이 우선되어야 제품 적용이 가능할 것으로 예측된다.

저자: M. Raja, N. Muthukumarasamy, Dhayalan Velauthapillai, R. Balasundraprabhu, S. Agilan, T. S. Senthil
자료유형: 니즈학술정보