역구조 양자점 태양전지 개발

김진영ㆍ박종남 교수팀, 효율 개선 나서

연구조 양자점 태양전지 소자를 들고 있는 김진영 교수

아주경제 이한선 기자 = 국내연구진이 역구조 양자점 태양전지를 개발했다.

울산과학기술대학교(UNIST)는 김진영(43), 박종남(38) 에너지 및 화학공학부 교수와 김기환(33) 석‧박사통합과정생이 참여한 공동 연구팀이 저온에서 합성한 산화아연을 이용해 소자 효율을 크게 개선한 역구조 양자점 태양전지를 개발했다고 4일 밝혔다.
연구진은 액체상태의 산화아연을 공기 중에서 합성하고 이를 양자점 위에 코팅해 역구조 양자점 태양전지를 개발했다.

공동 연구팀이 개발한 역구조 양자점 태양전지의 소자 효율은 4.31%로 기존의 양자점 태양전지 소자효율인 2.47%보다 약 1.7배 이상 향상된 수치를 달성했다.

기존 무기물 태양전지들은 높은 제작 단가에 비해 낮은 효율을 띄는 단점이 있었지만 이번에 개발된 역구조 양자점 태양전지는 제작비용이 저렴하고 높은 에너지 변환 효율을 보여 박막으로 제작해 다양한 분야에 응용할 수 있다.

이번 연구는 활성화 에너지가 높은 물질인 디 에틸 아연을 공기 중에서 산화아연과 합성해 높은 온도의 열처리가 없이도 양자점 태양전지 제작을 할 수 있다.

태양전지 내 양자점과 산화아연의 구조를 역으로 바꿔 전극 위에 코팅해 태양전지의 전극으로 고가의 금이 아니라 저가의 알루미늄을 쓸 수 있다.

김진영 교수는 “이번에 개발한 태양전지는 저온에서 공정이 가능하고, 값싼 알루미늄을 전극으로 사용할 수 있어 차세대 태양전지로 각광 받는 양자점 태양전지의 상용화에 길을 열었다”며 “새롭게 개발한 역구조 양자점 태양전지는 미래 태양전지 산업을 이끌어갈 원천기술로 차세대 광전자소자 개발 선도국과의 격차를 줄일 수 있을 것”이라고 밝혔다.

이번 연구결과는 산업통상자원부와 한국에너지기술평가원이 추진하는 에너지국제공동연구사업의 지원을 받아 수행돼 어드밴스드 머티리얼스 저널 온라인 판에 지난달 말 게재됐다.