국내 연구진이 지름 수 나노미터 크기 초미세 결정체, 양자점을 이용한 무독성 고효율 태양전지를 개발했다.
기초과학연구원(IBS) 나노입자연구단(단장 현택환 서울대 화학생물공학부 중견석좌교수)은 한국과학기술연구원 광전하이브리드연구센터·고려대 KU-KIST 융합대학원 고민재 박사 연구팀과 공동으로 이 같은 연구결과를 냈다고 22일 밝혔다.
이 연구성과는 미국화학회가 발행하는 학술지 ‘ACS 나노’ 10월 2일자 온라인판에 게재됐다.
양자점 태양전지는 기존 실리콘 태양전지보다 생산단가가 낮고 빛을 잘 흡수하지만 효율을 높이기 위해 카드뮴이나 납 같은 중금속을 광흡수체로 사용해야하는 어려움이 있었다.
연구진은 태양 빛을 흡수하는 역할을 하는 중금속 나노입자를 무독성 구리-인듐-셀레늄(CISe) 화합물 나노입자로 대체해 태양전지 안전성을 높였다.
또 광전변환 효율은 8.10%를 구현했다. 무독성 양자점 태양전지로는 최고 효율이다.
연구진은 전극표면에 기존 대비 2배 두께 황화아연막을 코팅, 효율저하 주범인 전하재결합을 80%까지 낮춰 독성은 없애면서 중금속과 비슷한 효율을 얻었다.
고민재 책임연구원은 “기존 양자점 태양전지에서 독성 중금속 화합물 나노입자를 무독성 화합물 나노입자로 대체할 수 있음을 보여준 것”이라며 “양자점을 이용한 다양한 광전기화학 기기 등에 응용될 수 있을 것”이라고 말했다.
대전=박희범기자 hbpark@etnews.com