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동향 기본정보
태양 전지 효율 향상을 위해 실리콘 나노 입자 이용
동향 개요
| 기관명 | NDSL |
|---|---|
| 작성자 | KISTI 미리안 글로벌동향브리핑 |
| 작성일자 | 2018-09-07 00:00:00.000 |
| 내용 | 국제 연구팀은 광 흡수 특성이 우수한 재료를 사용하여 페로브스카이트 태양 전지 효율을 향상시켰다. 연구팀은 처음으로 실리콘 나노 입자를 사용했다. 이러한 나노 입자는 전지 활성층 근처에서 넓은 범위의 파장의 광을 포착할 수 있다. 입자 자체는 빛을 흡수하지 않으며 배터리의 다른 요소와 상호 작용하지 않으므로 안정성을 유지한다. 이 연구는 어드밴스드 옵티칼 머터리어스(Advanced Optical Materials, 'Resonant Silicon Nanoparticles for Enhanced Light Harvesting in Halide Perovskite Solar Cells')에 발표되었다. 페로브스카이트 태양 전지는 지난 몇 년 동안 매우 인기가 있었다. 이 하이브리드 재료는 과학자들이 저렴하고 효율적이며 사용하기 쉬운 태양 전지를 만들 수 있게 한다. 유일한 문제는 페로브스카이트 층의 두께가 수백 나노 미터를 초과해서는 안되지만, 동시에 얇은 페로브스카이트는 태양으로부터 입사하는 광자의 양을 적게 흡수한다는 것이다. 이러한 이유로 과학자들은 두께를 증가시키지 않으면서 흡수 페로브스카이트 층의 광 수확 특성을 향상시키는 방법을 찾아야했다. 이를 위해 과학자들은 금속 나노 입자를 사용한다. 이러한 입자는 표면 플라즈몬 여기 (surface plasmon excitation)로 인해 더 나은 광 흡수를 가능하게 하지만 심각한 결점이 있다. 예를 들어, 그들은 에너지 자체를 흡수하여 배터리를 가열하고 손상시킨다. 연구팀은 실리콘 나노 입자를 사용하여 이러한 문제를 해결할 것을 제안했다. 유전체 입자는 특수한 레이아웃 특성으로 인해 전지 구조에 손상을 주지 않고 빛을 흡수하지 않으므로 가열하지 않고 화학적으로 비활성이며 배터리의 안정성에 영향을 미치지 않으며 매우 공명이 강하여 다양한 파장의 빛을 더 많이 흡수할 수 있다. 이러한 장점으로 인해 전지 효율을 거의 19 %까지 향상시킬 수 있다. 지금까지는 나노 입자가 혼입된 이 페로브스카이트 재료에 대해 가장 잘 알려진 결과이다. 이것은 흡수 상위층의 빛 수확 특성을 향상시키기 위해 실리콘 나노 입자를 사용하는 최초의 연구이다. 실리콘 나노 입자는 이미 플라즈몬 나노 입자를 능가했다. 과학자들은 나노 입자와 빛 사이의 상호 작용과 페로브스카이트 태양 전지에서의 응용에 대한 더 깊은 연구가 더 나은 결과를 가져 오기를 희망한다. 연구팀은 MAPbI3 페로브스카이트를 사용하여 공명 실리콘 나노 입자가 페로브스카이트 태양 전지에 미치는 영향을 자세하게 연구할 수 있었고 이제는 다른 유형의 페로브스카이트에 대해 이러한 효율성을 높이기 위해 더욱 노력할 것이다. 이는 광학 및 수송 특성을 향상시키기 위해 나노 입자 자체를 변형시킬 수 있다. 실리콘 나노 입자는 매우 저렴하고 생산하기 쉽다. 따라서 이 방법은 태양 전지 생산 공정에 쉽게 통합될 수 있다. |
| 출처 | |
| 원문URL | http://click.ndsl.kr/servlet/OpenAPIDetailView?keyValue=03553784&target=TREND&cn=GTB2018004477 |
| 첨부파일 |
추가정보
| 과학기술표준분류 | |
|---|---|
| ICT 기술분류 | |
| 주제어 (키워드) | 1. 페로브스카이트,태양전지,실리콘 나노입자,유전체 2. perovskite,solar cell,silicon nanoparticle,dielectric |