일본의 물질‧소재 연구기구 International Center for Materials Nanoarchitectonics(MANA)의 연구그룹이 실리콘(Silicone) 나노입자를 표면에 도포함으로써 실리콘계 태양전지의 에너지 변환효율이 향상하는 것을 확인했다.
에너지 변환효율 향상은 실리콘 나노입자가 우수한 광흡수 소재로써 작용하기 때문으로 실리콘 나노와이어형 태양전지에 적용한 결과 10% 정도의 변환효율이 12.9%로 개선된 것으로 알려졌다.
신규기술은 실리콘 나노와이어형 이외의 실리콘계 태양전지(PV)에도 응용 가능하며 앞으로 실리콘 나노입자의 최적화를 연구함으로써 변환효율을 더욱 향상시킬 계획이다.
입자 표면이 분자 종단된 입자크기 5나노미터 이하의 실리콘 나노입자를 알코올계 용매로 분산시켜 실리콘계 산화물인 실세스퀴옥산(Silsesquioxane)를 산화 환원한 후 1-옥타데센(Octadecene)으로 분자 종단했다.
입자 표면은 분자를 결합시켜 완전하게 종단돼 있기 때문에 태양전지 표면과의 계면에 결함이 형성되지 않아 태양광을 효율적으로 흡수한다.
일반적으로 실리콘 나노입자는 1-2나노미터의 산화막에 덮여 계면에 댕글링 본드(Dangling Bond)로 불리는 반응성 높은 결합이 생겨난다.
연구그룹은 결함이 있으면 태양광 흡수로 생성된 전기를 효율적으로 추출하는 것이 어려운 실리콘 나노입자의 표면을 종단 처리함으로써 결함을 제거하고 변환효율을 향상시키는데 성공했다.