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제목 나노기술을 이용한 태양전지 
등록일 2010.10.29  등록자 관리자  조회수 7522 
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스탠퍼드 대학(Standford University)의 연구진은 나노기술로 만들어진 광기전력 전지가 기존의 전지보다 훨씬 더 많은 전기를 발생시킬 수 있다는 사실을 증명했다. 태양 전지 속의 폴리머 박막에 존재하는 광은 박막이 매우 얇을 때 이전과는 다른 반응을 한다는 것이 이번 연구진을 통해서 증명되었다.

이번 연구에 사용된 조금 거친 표면을 가진 나노크기 박막은 기존의 태양전지보다 10 배 이상의 에너지를 흡수할 수 있었다. 연구진은 최대한의 에너지를 모으기 위해서 태양전지 속에 오랫동안 광을 사로잡을 수 있는 ‘광 포획(light trapping)’이라고 불리는 기술을 적용했다. 이 기술을 사용함으로써 광자는 점점 더 오랫동안 태양 전지 속에 존재할 수 있고, 광자를 흡수할 수 있는 더 많은 기회를 가질 수 있게 되었다.

광 포획 기술은 실리콘 태양전지에서 수십 년 동안 사용되었고, 거울처럼 빛을 반사하기보다 입사광이 전지를 통과한 후에 전지 내에서 계속 반사하도록 실리콘 표면을 거칠게 만들었다.

광은 이중적인 성질을 가지고 있는데, 이것은 때때로 고체 입자처럼 행동하기도 하고, 어떨 때는 에너지 파처럼 행동하기도 한다. 이번 연구진은 나노 크기일 경우에 에너지 파처럼 행동하는 광이 중요한 역할을 한다는 사실을 알게 되었다. 가시광선은 주로 400nm~700nm의 파장을 가지지만 심지어 더 작은 크기의 파장을 가지기도 한다. 연구진이 분석한 많은 구조는 이전 실험으로 증명한 대로 기존의 한계에 봉착하였다. 그래서 이번 연구의 놀라운 점 중 하나는 기존의 한계가 얼마나 견고한지를 발견할 수 있었다는 것이라고 연구진은 말했다.

연구진은 딥 서브-파장(deep sub-wavelength)을 가진 물질 속의 광 작용을 조사한 이후에야 더 긴 시간 동안 광을 구속할 수 있었고 이로 인해 매크로 크기에서 존재하는 기존 한계를 넘는 증가된 에너지 흡수를 달성할 수 있었다. 그 후에, 연구진은 광이 박막으로 들어왔을 때 서로 다른 방향으로 입사광선을 전송하기 위해서 패턴이 형성된 거친 표면 층의 꼭대기에 클래딩 층(cladding layer)을 배치시켰다. 이로 인해서 매크로 크기일 경우와 비교할 때, 박막 내의 광 흡수를 12배 증가시킬 수 있었다.

나노크기 태양전지에 사용되는 유기 폴리머 박막과 기타 물질들은 실리콘 보다 덜 비싸기 때문에 비용 절감 효과를 가지고, 나노크기로 만들어지기 때문에 전지 크기를 크게 줄이는데 기여한다. 또한 유기 물질은 실리콘 제조에 필요한 고온 또는 진공 처리 기술이 아니라 용액 속의 화학적 반응으로 제조될 수 있다는 장점을 가진다. 이런 특성들은 유기 전지와 같은 최첨단 기술에 유용하게 적용될 수 있을 것이고 이와 유사한 분야에 폭넓게 적용될 수 있을 것이다.

출처: http://www.dnaindia.com/scitech/report_photovoltaic-cellsbuilt-with-nanotechnology-better-than-exist
문의: 이한웅 전문위원, 02-2183-1511 
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