화학뉴스

국내 연구진이 세계 최고 수준의 광 전류값을 생산하는 양자점 태양전지 기술을 개발했다.
교육과학기술부와 한국연구재단은 박남규 성균관대 교수와 이진욱 학생이 주도한 연구팀이 황화납(PbS) 양자점 물질에 수은을 덮어 30밀리암페어(㎃/㎠)의 광전압을 생산하는 태양전지를 만들었다고 1월16일 발표했다.
황화납 양자점 태양전지는 나노미터(10억분의1미터) 크기의 반도체 결정체인 양자점을 표면에 붙인 태양전지로, 유기염료 태양전지보다 공정이 간단하고 제작비용도 저렴하다.
그러나 황화납 양자점을 이용한 태양전지의 광 전류값은 1㎠당 약 19㎃에 불과해 이론상 최고치인 38㎃에 크게 미치지 못한다는 단점이 있었다.
연구팀은 황화납 양자점의 전류값이 낮은 이유가 원소의 화학적 결합특성과 관계가 있다는 사실을 확인하고 원소 결합을 강화하기 위해 소량의 수은을 넣어 광 전류값이 세계 최고수준인 30㎃/㎠에 달하는 양자점 태양전지를 개발했다.
개발한 태양전지의 효율은 5.6%이며 전압을 높이면 최대 15%까지도 가능할 것으로 전망되고 있다.
제작공정도 납, 수은 양이온, 황 음이온을 연속적으로 나노크기 입자에 흡착시키는 방식으로 비교적 간단해 20분 이내에 간편하게 광전극을 만들 수 있다.
박남구 교수는 “광흡수 양자점 물질의 화학적 결합특성을 파악하고 미세하게 조절하면 이론값(이론상 최대치)에 가까운 광전류를 실현할 수 있다”며 “앞으로 초고효율 태양전지 개발에 중요한 단서를 제공할 수 있을 것”이라고 기대했다.
연구성과는 과학전문지 <네이처>가 발행하는 <사이언티픽 리포트> 최신호에 게재됐다.