기계연, 안정적인 태양전지용 양자점 박막 개발

글자 작게 글자 크게 인쇄하기

정부출연연구기관(출연연) 연구진이 양자점 소재를 태양전지에 적용하는 기술을 개발했다.

한국연구재단(이사장 노정혜)은 정소희 한국기계연구원 나노응용역학연구실 박사팀이 공유결합성 특성을 통해 안정성을 갖춘 Ⅲ-Ⅴ족 양자점 잉크 및 박막 제작 기술 개발에 성공했다고 21일 밝혔다.

양자점 태양전지는 기존 결정질 실리콘 태양전지의 효율 한계를 뛰어넘고 발전단가를 낮출 것으로 기대된다. 그러나 현재 수준의 양자점 박막은 대기 중에서 전하 농도를 쉽게 잃어 상용화가 어렵다.

양자점 박막을 이용한 태양전지 모식도 및 전류-전압 곡선
<양자점 박막을 이용한 태양전지 모식도 및 전류-전압 곡선>

관건은 소재의 '공유결합성' 구현이다. 공유결합성은 원소끼리 전자구름을 공유하는 성질을 뜻한다. 공유결합성을 가지면 수분이나 외부환경에 강해져 기존 안정성 문제를 해소할 수 있다. 연구팀이 활용한 Ⅲ-Ⅴ족 양자점은 재료 자체의 공유결합성이 크다.

연구팀은 표면 개질로 양자점 표면을 제어하는 난제도 해결했다. Ⅲ-Ⅴ족 양자점은 높은 공유결합성으로 표면을 제어하는 것이 어렵다고 여겨졌는데, 표면을 벗긴 뒤 보호막을 씨워 개질하는 자체 공정 개발로 이를 해결했다.

연구팀은 이들 연구 성과로 22일 동안 대기에 노출돼도 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 “태양전지와 광센서 등 다양한 광전자 응용 분야에 활용할 수 있다”고 말했다.

대전=김영준기자 kyj85@etnews.com