양자점 태양 전지용 박막 개발

양자점 태양 전지용 박막 개발

 

한국기계연구원 연구진이 양자점 소재를 태양 전지에 적용하는 기술을 개발했다. 한국기계연구원 나노응용 역학연구실 정소희 박사팀이 공유 결합성 특성을 통해 안정성을 갖춘 Ⅲ-Ⅴ족 양자점 잉크 및 박막 제작 기술 개발에 성공했다고 2018년 10월 21일 밝혔다.

 

양자점 태양 전지는 기존 결정질 실리콘 태양 전지의 효율 한계를 뛰어넘고 발전 단가를 낮출 것으로 기대된다. 그러나, 현재 수준의 양자점 박막은 대기 중에서 전하 농도를 쉽게 잃어 상용화가 어렵다. 관건은 소재의 '공유 결합성' 구현이다. 공유 결합성은 원소끼리 전자구름을 공유하는 성질을 뜻한다. 공유 결합성을 가지면, 수분이나 외부 환경에 강해져 기존 안정성 문제를 해소할 수 있다. 연구팀이 활용한 Ⅲ-Ⅴ족 양자점은 재료 자체의 공유 결합성이 크다.

 

연구팀은 표면 개질로 양자점 표면을 제어하는 난제도 해결했다. Ⅲ-Ⅴ족 양자점은 높은 공유 결합성으로 표면을 제어하는 것이 어렵다고 여겨졌는데, 표면을 벗긴 뒤 보호막을 씨워 개질하는 자체 공정 개발로 이를 해결했다. 연구팀은 이들 연구 성과로 22일 동안 대기에 노출되어도 전하 농도가 보존되고 전기 특성이 우수한 Ⅲ-Ⅴ족 양자점을 구현했다고 설명했다. 정소희 박사는 “개발 양자점 잉크와 박막은 전하 농도 보존성이 우수하고 크기 조절 밴드갭 제어도 가능하다”며 “태양 전지와 광센서 등 다양한 광전자 응용 분야에 활용할 수 있다”고 말했다.