UNIST(총장 조무제) 연구진이 저온에서 합성한 산화아연을 이용해 소자 효율을 획기적으로 개선한 역구조 양자점 태양전지를 세계최초 개발했다.
UNIST 김진영(43), 박종남(38) 교수(에너지 및 화학공학부)와 김기환(33) 석·박사통합과정생, 브라이트 워커(Bright Walker) 연구원이 참여한 공동 연구팀은 액체상태의 산화아연을 공기 중에서 합성하고, 이를 양자점 위에 코팅해 역구조 양자점 태양전지를 세계최초로 개발했다.
공동 연구팀이 개발한 역구조 양자점 태양전지의 소자 효율은 4.31%이다. 이는 기존의 양자점 태양전지 소자효율인 2.47%보다 약 1.7배 이상 향상된 수치이다.
기존 무기물 태양전지들은 높은 제작 단가에 비해 낮은 효율을 띄는 단점이 있다. 그러나 이번에 개발된 역구조 양자점 태양전지는 제작비용이 저렴하고, 높은 에너지 변환 효율이 가능하다. 또한 박막으로 제작이 가능해 다양한 분야에 응용할 수 있다.
이번 연구는 활성화 에너지가 높은 물질인 ‘디 에틸 아연’을 공기 중에서 산화아연과 합성해, 높은 온도의 열처리가 없이도 양자점 태양전지의 제작이 가능하다. 더불어 태양전지 내 양자점과 산화아연의 구조를 역으로 바꿔 전극 위에 코팅함으로써 태양전지의 전극에 고가의 금이 아니라 저가의 알루미늄 사용이 가능하다.
김진영 교수는 “이번에 개발한 태양전지는 저온에서 공정이 가능하고, 값싼 알루미늄을 전극으로 사용할 수 있어 차세대 태양전지로 각광 받는 양자점 태양전지의 상용화에 길을 열었다”라고 말했다.
김 교수는 또한 “새롭게 개발한 역구조 양자점 태양전지는 미래 태양전지 산업을 이끌어갈 원천기술로써 차세대 광전자소자 개발 선도국과의 격차를 줄일 수 있을 것”이라고 덧붙였다.
이번 연구결과는 산업통상자원부(장관 윤상직)와 한국에너지기술평가원(원장 안남성)이 추진하는 에너지국제공동연구사업의 지원을 받아 수행됐으며, 세계적인 권위를 자랑하는 ‘어드밴스드 머티리얼스(Advanced Materials)’ 저널 온라인 판에 지난 2월 말 게재됐다. (논문명: Inverted Colloidal Quantum Dot Solar Cells) (끝)
