'소금'으로 성능 향상··· 차세대 태양전지 효율 관계 규명

방진호 교수팀, 나트륨 이온과 광전환 효율 상관관계 밝혀
국내 연구진이 태양전지 효율을 높일 나트륨 역할을 새롭게 규명했다.

한국연구재단(이사장 노정혜)은 방진호 한양대 바이오나노학과 교수팀이 전극제조 과정에 쓰이는 소금 속 나트륨 이온이 금 나노클러스터 태양전지의 효율에 영향을 미치는 요인임을 알아냈다고 7일 밝혔다.

육안으로 보이는 금은 반응성이 낮아 귀금속으로 분류되지만 눈에 보이지 않을만큼 작은 금 나노클러스터는 원자단위로 제어하거나 활성을 띨 수있어 화학반응 촉매나 플랫폼 등으로 이용된다. 특히 금 원자 22개가 육팔면체 구조로 모인 금 나노클러스터는 독특한 코어·쉘 구조 때문에 빛을 잘 흡수할 수있어 차세대 태양전지 소재 가운데 하나로 꼽힌다. 

하지만 문제가 있다. 빛을 전기로 변환하는 광전환 효율이 기존 실리콘 태양전지보다 5배 이상 낮아 광전환 효율과 안정성 향상을 위한 다양한 연구가 필요했다.

그 가운데 연구팀이 전극제조 과정에 쓰이는 나트륨 이온이 금 나노클러스터와 전극과의 흡착을 돕는 요인임을 알아냈다. 

빛을 흡수한 금 나노클러스터에서 전자가 생성되면 접합되어 있는 반도체 산화물 전극(TiO2)으로 이동한 후 전자가 백금 상대 전극으로 수송되면서 전기가 생성된다. 이 때 나트륨 이온이 광흡수체와 산화물 전극간 흡착을 강하게 함으로써 생성된 전자의 분리와 원활한 수송을 촉진, 광전환 효율을 높이는 열쇠라는 것을 알아냈다. 

연구 관계자는 "금속이 아닌 금 나노클러스터를 광흡수체로 이용하는 것은 웨어러블 디바이스나 실내용 디바이스의 전원공급에 보다 유리할 수 있어 금 나노클러스터 태양전지 효율 향상의 실마리를 제공할 것"이라고 말했다.

연구내용은 에이씨에스 에너지 레터스(ACS Energy Letters)에 게재됐다.

한국연구재단(이사장 노정혜)은 방진호 한양대 바이오나노학과 교수팀이 전극제조 과정에 쓰이는 소금 속 나트륨 이온이 금 나노클러스터 태양전지의 효율에 영향을 미치는 요인임을 알아냈다고 7일 밝혔다. <사진=한국연구재단 제공>한국연구재단(이사장 노정혜)은 방진호 한양대 바이오나노학과 교수팀이 전극제조 과정에 쓰이는 소금 속 나트륨 이온이 금 나노클러스터 태양전지의 효율에 영향을 미치는 요인임을 알아냈다고 7일 밝혔다. <사진=한국연구재단 제공>
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