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방진호 교수, 은 나노입자 태양전지 안정성 및 효율 향상 기술 개발

SDGs-07

작성자

Robin

작성일

2019-04-30 10:09

조회

1970

▲방진호 교수

한국연구재단은 방진호 바이오나노학과 교수 연구팀이 은 나노입자를 이용한 태양전지의 안정성을 확보하고 광전환 효율도 획기적으로 끌어올렸다고 4월 3일 밝혔다. 광전환 효율은 입사되는 태양광 에너지와 태양전지에서 출력되는 전기 에너지의 비율을 말한다.

은(silver)은 무독성이고 친환경적이며, 빛을 잘 흡수하는 소재다. 그 장점을 살려 은을 광흡수체로 사용하는 태양전지 연구개발이 관심을 모으고 있지만, 기술적 한계에 직면했다. 금 나노입자를 이용한 태양전지 시스템의 성공적인 구현과 달리, 은 나노입자의 경우에는 낮은 화학적 안정성과 짧은 여기 전자 수명(excited state lifetime)이 걸림돌이었다.

▲개발된 은 나노클러스터의 구현 모식도 및 성능 비교.
(위) 산성도 제어를 통한 응집 유도 형광 증폭형 은 나노클러스터의 구현 모식도.
(아래) 신개념 은 나노클러스터의 우수한 광전환 효율과 안정성. (그림= 한국연구재단)

연구팀은 은 나노입자의 표면에서 은(Ag)과 황(S)의 복합체가 응집되도록 유도하는 합성법을 개발해 은 나노입자의 단점을 극복했다. 태양전지의 광전환 효율을 2배 끌어올리고, 안정적으로 구동되는 시간을 수십 배 향상시켰다.

은 나노입자가 복합체에 둘러싸이면서 안정성이 대폭 향상되고, 은 나노입자의 표면에서 중심부를 향한 전자의 이동이 용이해져서 여기 전자 수명도 크게 높아질 수 있었다.

방진호 교수는 “금 나노클러스터에 이어 은 나노클러스터의 태양전지 응용 가능성을 확보함에 따라, 무독성 친환경 태양전지라는 새로운 개념의 3세대 태양광 전환 시스템의 개발을 앞당길 수 있을 것으로 기대한다”라고 연구의 의의를 설명했다.

과학기술정보통신부‧교육부‧한국연구재단 기초연구사업의 지원으로 수행된 이번 연구결과는 미국화학회의 저명한 국제학술지 ‘ACS 응용재료 및 계면’에 4월 3일 표지 논문으로 게재됐다.

뉴스 원본 주소 : http://www.hanyang.ac.kr/surl/mfyw

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