차세대 태양전지 재료 개발

광주과기원·과천대 연구팀, 가시광 흡수 가능 강유전체 개발

태양광의 자외선ㆍ가시광선 영역까지 흡수할 수 있는 차세대 태양전지 소재가 개발됐다.

한국연구재단은 광주과학기술원 이상한 교수와 가청대학교 박정웅 교수 공동 연구팀이 강유전체 재료에 전이원소인 철과 코발트를 첨가하는 방법으로 태양광의 흡수율을 높였다고 20일 밝혔다.

강유전체는 외부 전기장이 없어도 전자와 전극이 스스로 분극 가능한 광전환 물질로 차세대 태양전지 소재로 주목받고 있다.

전이원소는 산소와 쉽게 반응해 산화물이 돼 쉽게 합금을 만들 수 있는 소재다.

강유전체는 차세대 태양전지 재료로 주목받고 있다.

그러나 빛 에너지에 반응할 수 있는 에너지의 차이(밴드갭, band gap)가 커 가시광 영역의 빛을 흡수하기 어렵다.

따라서 강유전체를 태양전지에 적용하려면 전이원소를 첨가해 밴드갭을 조정해야만 한다.

연구팀은 비스무스(Bi)계 강유전체에 철과 코발트를 첨가해 밴드갭을 31%까지 줄였다.

또 광전밀도를 기존 강유전체에 비해 25배 이상 높이는 데 성공했다.

연구팀이 개발한 강유전체는 기존 강유전체보다 흡광 영역을 가시광까지 넓히고 자발분극 특성을 그대로 유지하는 특징이 있는 것이다.

연구팀은 기존 물질을 여러 겹 겹쳐 올린 ‘초격자 구조’를 사용하지 않고도 전이원소를 간단히 첨가해 박막을 쌓는 방법을 사용함으로 공정을 간소화했다.

이상한 교수는 “앞으로 강유전체 태양전지 등 차세대 광소자를 구현하는 연구에 기여할 것으로 기대된다”고 전했다.

이번 연구결과는 지난 17일 ‘사이언티픽 리포트(Scientific Reports)’에 게재됐다. 최소망 기자 somangchoi@

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