국내 연구진, 유전체 코팅기술 개발…나노선 태양전지 효율 2배↑
2015-02-02 17:09
김선경 경희대 교수 성과
아주경제 김봉철 기자 = 국내 연구진이 저렴한 비용으로 실리콘 나노선(nano wire) 태양전지의 효율을 2배 가량 높일 수 있는 유전체 코팅기술을 개발했다.
김선경 경희대 응용물리학과 교수는 2일 미국 채플힐 노스캐롤라이나대 제임스 카훈 교수와 함께 빛 흡수율이 낮은 게 단점인 나노선 태양전지 표면을 유전체로 코팅해 효율을 높이는 데 성공했다고 밝혔다
이 연구결과는 나노분야 국제학술지 ‘나노레터스’(Nano Letters 1월 15일자)에 게재됐다.
나노선 태양전지는 빛을 전기로 바꾸는 부분에 실리콘 박막 대신 지름 200나노미터(㎚=10억분의 1ｍ), 길이 수십 마이크로미터(㎛)의 실리콘 나노선을 사용한 것이다.
나노선 태양전지는 빛을 자기 구조로 끌어들이는 광학안테나 효과와 빛을 구조 안에 가두는 효과가 있어 박막 태양전지보다 광 흡수율이 2배 이상 높지만 실 같은 형태이기 때문에 흡수 부피가 작아 전체적으로는 박막보다 광 흡수율이 크게 떨어진다.
연구진은 이 연구에서 나노선으로 두께 200㎚의 태양전지를 만들고 그 위에 유전체인 질화규소(Si₃N₄)를 플라스마 기상 증착 방식으로 50㎚ 두께로 코팅, 새로운 구조의 나노선 태양전지를 만들었다.
이 나노선 태양전지는 4%의 효율을 기록, 기존 나노선 태양전지들보다 효율이 2배 가량 높은 것으로 나타났다.
연구진은 “나노선 최외각의 유전체 층이 빛을 굴절시켜 나노선의 광 흡수율을 높인 것으로 보인다”며 “이 구조의 나노선 태양전지를 기존 박막 태양전지 두께로 만들면 효율을 이미 상용화된 제품 수준 이상으로 높일 수 있을 것”이라고 설명했다.
김 교수는 “이 연구는 나노선 태양전지 소자의 단점인 낮은 광 흡수율을 저렴한 비용으로 2배 가량 높인 것”이라며 “이는 기존 공정을 바꾸지 않는 기술로 나노선 물질의 품질 개선 등만 이뤄지면 즉시 적용도 가능하다”고 말했다.
김선경 경희대 응용물리학과 교수는 2일 미국 채플힐 노스캐롤라이나대 제임스 카훈 교수와 함께 빛 흡수율이 낮은 게 단점인 나노선 태양전지 표면을 유전체로 코팅해 효율을 높이는 데 성공했다고 밝혔다
이 연구결과는 나노분야 국제학술지 ‘나노레터스’(Nano Letters 1월 15일자)에 게재됐다.
나노선 태양전지는 빛을 전기로 바꾸는 부분에 실리콘 박막 대신 지름 200나노미터(㎚=10억분의 1ｍ), 길이 수십 마이크로미터(㎛)의 실리콘 나노선을 사용한 것이다.
나노선 태양전지는 빛을 자기 구조로 끌어들이는 광학안테나 효과와 빛을 구조 안에 가두는 효과가 있어 박막 태양전지보다 광 흡수율이 2배 이상 높지만 실 같은 형태이기 때문에 흡수 부피가 작아 전체적으로는 박막보다 광 흡수율이 크게 떨어진다.
연구진은 이 연구에서 나노선으로 두께 200㎚의 태양전지를 만들고 그 위에 유전체인 질화규소(Si₃N₄)를 플라스마 기상 증착 방식으로 50㎚ 두께로 코팅, 새로운 구조의 나노선 태양전지를 만들었다.
이 나노선 태양전지는 4%의 효율을 기록, 기존 나노선 태양전지들보다 효율이 2배 가량 높은 것으로 나타났다.
연구진은 “나노선 최외각의 유전체 층이 빛을 굴절시켜 나노선의 광 흡수율을 높인 것으로 보인다”며 “이 구조의 나노선 태양전지를 기존 박막 태양전지 두께로 만들면 효율을 이미 상용화된 제품 수준 이상으로 높일 수 있을 것”이라고 설명했다.
김 교수는 “이 연구는 나노선 태양전지 소자의 단점인 낮은 광 흡수율을 저렴한 비용으로 2배 가량 높인 것”이라며 “이는 기존 공정을 바꾸지 않는 기술로 나노선 물질의 품질 개선 등만 이뤄지면 즉시 적용도 가능하다”고 말했다.