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독일 예나 대학(University of Jena)은 향후 4 년 동안에 실리콘을 대체할 수 있는 새로운 광전지용 재료를 찾는데 집중할 것이다. 이 연구는 2022년까지 약 1백만 유로의 기금을 바탕으로 진행된다. 태양전지 모듈에서 실리콘을 대체할 수 있는 유망한 재료는 반도체 나노소재이다. 단지 몇 개의 원자 두께를 가지는 2차원 층은 매우 우수한 광학적 및 전기적 특성을 가지고 있어서 반도체로 이상적이다. 지구 전체 온도가 섭씨 2도 이상 올라가는 것은 방지해야 한다. 이것에 대한 대응으로 2015년 파리 기후 협약이 이루어졌다. 이런 목표를 달성하기 위해서는 온실 가스 배출량을 대폭 줄여야 한다. 석유, 가스, 석탄과 같은 화석 연료를 재생 가능한 에너지원으로 대체해야 한다. 예를 들어, 태양광 기술이 더 우수하다면 에너지 전환 속도는 빨라질 것이다. 현재 사용 중인 실리콘 기반의 태양전지 모듈의 효율성은 최대 20%에 불과하다. 즉, 현재의 모듈로서는 태양 에너지의 4분의 1만을 사용할 수 있다. 따라서 태양 에너지를 전기로 효율적으로 변환시킬 수 있는 실리콘 대체물이 필요하다. 2차원 나노물질 중에 가장 잘 알려진 예는 그래핀이다. 이번 연구진은 현재까지 거의 연구되지 않은 새로운 물질인 전이금속 칼코겐화물(transition metal dichalcogenides)을 조사하고자 한다. 이것은 복합 재료이고 조성에 따라서 특성이 다르기 때문에 다양한 용도에 맞게 조정될 수 있다. 그러나 이 물질이 빛과 상호작용할 때, 어떤 프로세스를 가지는지는 거의 알려지지 않고 있다. 따라서 이 소재가 태양광 물질로서 적합한지를 좀 더 조사할 필요가 있다. 이 연구의 구체적인 목적은 빛을 비추었을 때 물질 내의 전자들의 움직임을 관찰하는 것이다. 이것은 고성능 초단 펄스 레이저의 도움으로 가능할 것이다. 이것은 순수한 기초 연구이고 태양광 기술에 복합 재료를 적용할 수 있는 새로운 길을 열어줄 수 있을 것이다. |
