한국연구재단은 방진호 한양대 교수 연구팀이 은 나노입자를 이용해 태양전지 안정성을 확보하고 광전환 효율을 두 배 가량 향상시켰다고 2일 밝혔다.
은은 무독성이고 친환경적이면서 빛을 잘 흡수하는 소재다. 이런 특성 때문에 은을 광흡수체로 사용하는 친환경 태양전지 연구 개발이 활발하다. 걸림돌은 은 나노입자는 화학적 안정성이 낮고 여기 전자 수명(excited state lifetime)이 짧다는 것이다. 여기 전자 수명은 빛에 의해 높은 에너지 상태로 이동된 전자가 그 상태에 머무르는 시간이다.
연구팀은 은 나노입자 표면에서 은과 황(S) 복합체가 응집되도록 유도하는 합성법을 개발해 난제를 극복했다. 태양전지의 광전환 효율을 2배 끌어올리고, 안정적으로 구동되는 시간도 수십 배 향상시켰다. 은 나노입자가 복합체에 둘러싸이면서 안정성이 대폭 향상되고, 표면에서 중심부를 향한 전자의 이동도 용이해져 여기 전자 수명도 높아졌다.
방진호 교수는 “금 나노클러스터에 이어 은 나노클러스터 태양전지 응용 가능성을 확보함에 따라 무독성 친환경 태양전지라는 새로운 개념의 3세대 태양광 전환 시스템 개발을 앞당길 수 있을 것으로 기대한다”고 말했다.
이번 연구는 과학기술정보통신부〃교육부〃한국연구재단 기초연구사업(신진연구, X-프로젝트, 대학중점연구소지원사업)의 지원으로 수행됐다.
연구 성과는 미국화학회의 국제학술지 'ACS 응용재료 및 계면(ACS Applied Materials & Interfaces)'에 3일 표지 논문으로 실렸다.
최호 정책기자 snoop@etnews.com
