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박남규 성균관대 교수, 세계 최고 효율 태양전지 기술 개발
박남규 성균관대 교수, 세계 최고 효율 태양전지 기술 개발
  • 김지혜 기자
  • 승인 2011.09.20 10:01
  • 댓글 0
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해당 논문, ‘나노스케일’ 온라인판 게재

박남규 성균관대 교수(51세, 화학공학부·사진) 연구팀이 量子點을 이용한 세계 최고 효율의 태양전지 기술을 개발했다.  

박 교수 연구팀은 2∼3 나노미터(1나노 미터=1/10억 미터)  크기의 유무기 복합 양자점을 TiO2 표면에 흡착해 표준조건에서 6.5%의 변환효율을 갖는 태양전지를 개발하는데 성공했다. 박 교수팀의 연구 성과는 영국 RSC에서 출판하는 나노분야 전문저널인 ‘나노스케일(Nanoscale)’ 온라인판 최근호(9월 7일자)에 게재됐다.

기존의 양자점 태양전지는 황이나 셀레늄을 포함하는 칼코겐 화합물을 이용한 방법으로,  세계 최고 효율이 4∼5%에 그쳤다. 이번에 개발된 양자점 태양전지는 유기물과 무기물이 복합된 페로브스카이트계 양자점을 이용한 방식으로, 6.5%의 효율을 낸다.

박 교수팀이 개발한 기술은 이와 같다. 용액 속에 양자점 전구체 물질을 녹여 나노구조 TiO2 필름에 코팅하면 지름이 2∼3 나노미터 크기의 반구형 양자점이 상온에서 TiO2 표면에 형성된다. 이때 전구체 용액의 농도를 조절하고 열처리 조건을 변화시킨 것이다.

양자점 태양전지는 수 나노미터 크기의 양자점이 흡착돼 있는 TiO2  입자들로 이뤄진 필름, 백금 대전극 및 요드계 산화환원 전해질로 이뤄져 있다. 기존의 염료감응 태양전지에서 유기염료가 양자점으로 대체된 구조다. 양자점의 크기를 달리 하면 밴드갭의 크기가 변해 광파장의 빛이 흡수되기 때문에 고효율의 태양전지가 가능하다. 또한 양자점은 1개의 光子를 받아 여러 개의 전자 발생이 가능하기 때문에 이론적으로 60% 이상의 초고효율이 가능한 기술이다.

박 교수는 이번 논문과 관련해 오는 9월 19일 스페인에서 개최되는 제2회 반도체감응 태양전지 학술대회에 초청받았다.

한편 이 연구는 교육과학기술부 중견연구자 도약연구사업의 지원으로 수행됐다.

김지혜 기자 haro@kyosu.net


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