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화학 / 바이오 / 환경

번호 : 1117 작성자 : master  쪽지보내기 작성일 : 2012-01-26 조회수 : 2142
제목 :

양자점 적용을 통한 기존 태양 전지 효율 대비 최대 45%까지 개선

버펄로 대학(University at Buffalo)의 연구팀은 태양전지의 일부를 조작하여 변환 효율을 상당 부분 개선할 수 있을 것으로 기대하고 있다. 미 공군 및 육군의 대학들과 함께 진행되어온 이번 버펄로 대학의 연구는 PV 전지(Photovoltaic Cell)에 전하된 양자점(Quantum Dot)을 적용하여 변환 효율을 개선시킬 수 있었다. 이러한 효율 개선은 태양전지가 적외선 영역을 수집할 수 있고 광자의 수명을 증가시킬 수 있어 가능하였다.

이번 연구결과는 지난 2011년 5월 Nano Letters 저널에 발표되기도 하였다. 연구팀에는 버펄로 대학의 전기공학과 교수들과 미 공군과학연구소(Air Force Office of Scientific Research)의 Kitt Reinhardt, 미 육군 연구실(U.S. Army Research Laboratory)의 John Little, 미 육군 연구실 차세대 나노기술 전문가인 Kimberly Sablon 등이 포함되어 있다.

버펄로 대학 교수인 Mitin, Sergeev, Vagidov는 OPtoElectronic Nanodevices LLC(OPEN LLC) 라는 회사를 설립하여 새로운 기술을 시장에 도입하려 하고 있다. 양자점을 태양전지판에 적용하려는 아이디어는 새로운 것은 아니다. Mitin 교수에 따르면 과학자들은 이미 약 10년 전쯤 이러한 기술을 통해 태양전지판의 흡수범위를 가시광선 뿐만 아니라 적외선까지 확대함으로써 효율을 개선시키고자 하였다. 그러나 많은 노력에도 불구하고 과거의 연구들은 제한된 성공만을 거두었을 뿐이다.

버펄로 대학의 연구팀은 적외선을 흡수하는 양자점 적용을 성공적으로 이뤄냈을 뿐만 아니라, 한 단계 더 나아가 태양전지내에 양자점이 빌트인(Built-in) 전하를 가질 수 있도록 선택적 도핑(Doping)을 실시하였다. 이러한 빌트인 전하는 전자를 밀어내고, 전자들을 양자점 주위에 맴돌게하기 때문에 유용하다. 그렇게 되지 않는다면 양자점은 전자들이 재결합하는 경로를 만들어 주고, 이동하는 전자들이 붙잡히게 되어 전류 흐름에 방해를 준다.

Mitin 교수는 이 기술을 통해 태양전지의 기존 효율 대비 최대 45%까지 개선시킬 수 있을 것으로 보았다. 연구진은 이들 기술을 보호하는 측면에서 임시적인 특허 출원을 실시하였다. Mitin 교수는 “청정 기술은 지역, 주 및 국가에 혜택을 줄 것이다. 고효율 태양전지를 이용하여 고객들은 비용을 절감하고 더 작은 공간을 이용하여 보다 많은 에너지를 생산할 수 있다.”라고 밝혔다. Mitin 교수와 연구진은 Q-BICs 이라 이름 붙여진 빌트인 전하를 가진 양자점 개발에 이미 상당한 시간을 투자하였다. OPEN LLC사는 기술 개선을 위한 추가 연구와 시장 도입을 위해 개인 투자자와 정부 프로그램의 연구자금을 모색하는 중이다.


출처: sciencedaily.com
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