[대학저널 이희재 기자] GIST(총장 문승현) 차세대에너지연구소 장재형 소장(전기전자컴퓨터공학부 교수)과 윤주형 인천대 교수 공동 연구팀이 최근 양자점을 이용한 광대역 CIGS 박막태양전지 기술개발에 성공했다.
양자점은 나노 크기의 반도체 입자로서 구성물질 및 크기 조절을 통해 광학적 특성을 조절할 수 있다. 이러한 양자점의 성질들을 이용해 최근 디스플레이 및 광전 소자의 광학 소재로서 널리 응용되고 있다.
저가형 고효율 태양전지 개발에 적합한 CIGS 박막태양전지는 에너지 변환효율이 높다. 때문에 태양광 발전소뿐만 아니라 휴대용 경량 태양전지로도 활용할 수 있어 폭넓은 응용이 기대된다.
기존 CIGS 박막태양전지는 자외선 영역을 포함하는 짧은 파장대역(300~520 나노미터)의 태양빛이 태양전지 상부의 투명전극과 버퍼층에서 흡수된다. 이로 인해 본 파장대역의 태양에너지를 전기에너지로 변환하지 못하는 한계가 있다.
연구팀은 짧은 파장 대역의 빛을 대부분 흡수해 가시광 대역의 빛을 발광하는 양자점 개발에 성공했다. 이를 CIGS 태양전지의 반사방지막과 투명전극 층 사이에 적용했다. 그 결과 가시광 및 적외선 영역뿐만 아니라 자외선 영역의 태양광을 전기에너지로 변환할 수 있는 광대역 CIGS 박막태양전지를 실현했다.
이는 기존 CIGS 박막태양전지 상부에서 발생하는 짧은 파장대역의 손실을 해결했다. 또한 양자점과 반사방지막의 결합을 통해 양자점의 발광 손실 및 표면반사 손실을 최소화했다. 이를 통해 광대역 고효율 CIGS 박막태양전지를 실현했다.
GIST 차세대 에너지연구소 장재형 소장(교신저자)과 인천대 윤주형 교수(공동교신저자)가 주도하고, 정호중(제 1저자) GIST 박사과정생이 수행한 이번 연구성과는 지난 11일 ACS Applied Materials & Interfaces에 게재됐다.
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