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태양전지에 투명물질 코팅했더니 효율 2배 ↑

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태양전지에 투명물질 코팅했더니 효율 2배 ↑

2015.02.02 18:00

국내 연구진이 나노선 태양전지의 효율을 2배 높일 수 있는 기술을 개발했다. 나노선 태양전지는 지름이 100~300nm(나노미터, 1nm는 10억 분의 1m)인 가느다란 나노 소재로 만든 태양전지로 박막 태양전지보다 단위 부피당 광 흡수율이 2배 이상 높다.

 

김선경 경희대 응용물리학과 교수는 박홍규 고려대 교수, 제임스 카훈 미국 노스캐롤라이나대 교수팀과 공동으로 나노선의 외곽에 투명물질(유전체)인 산화규소(SiO2), 질화규소(Si3N4)를 도포했다. 그동안 이 투명물질은 박막구조를 코팅하는 데 이용돼 왔다.

 

김 교수는 “안경렌즈를 투명한 소재로 코팅하는 것처럼 나노선 겉에 빛을 굴절시킬 수 있는 균일한 층을 하나 더 만든 것”이라고 설명했다.

 

 

나노선 태양전지 위에 질화규소 층을 코팅한 모습(왼쪽). 질화규소 층을 입힌 나노선 태양전지는 광전류가 80% 정도 증가했다(오른쪽).  - 미래창조과학부 제공
나노선 태양전지 위에 질화규소 층을 코팅한 모습(왼쪽). 질화규소 층을 입힌 나노선 태양전지는 광전류가 80% 정도 증가했다(오른쪽). - 미래창조과학부 제공

그 결과 나노선 안으로 들어오는 빛의 양이 증가해 태양전지의 광 흡수율도 2배가량 증가했다. 나노선 태양전지 소자는 부피가 작아 전체 광 흡수율이 떨어지는 태생적인 한계가 있었는데, 이 걸림돌에 해결책을 제시한 것이다. 

 

연구팀은 또 이번에 개발한 코팅 기술이 인화인듐(InP), 황화카드뮴(CdS) 등 다른 반도체 물질에 적용할 수 있다는 사실을 계산으로 입증했다.

 

김 교수는 “기존 박막구조에만 적용하던 코팅기술을 나노구조에 확장한 것은 물리학적으로도 의미있는 발견”이라고 말했다.

 

연구결과는 ‘나노레터’ 1월 15일자에 실렸다.

 

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