| 내용 |
페로브스카이트는 나노 기술, 특히 나노 구조 태양 전지의 응용 분야에 유망한 특성을 나타내는 결정 재료이다. 그러나 지금까지 페로브스카이트에서 관찰되지 않은 유용한 특성 중 하나가 전하 증폭 (carrier multiplication)이라고 불리는데, 이는 광을 전기로 변환하는데 훨씬 더 효율적인 물질을 만드는 효과이다. 연구팀은 실제로 특정 페로브스카이트가 이러한 우수한 성질을 가지고 있음을 보여주었다 (Nature Communications, 'Efficient carrier multiplication in CsPbI3 perovskite nanocrystals'). 결정은 원자, 분자 또는 이온의 구성이며 모든 방향으로 반복되는 구조로 정렬된다. 일상 생활에서 볼 수 있는 결정체는 보통의 소금, 다이아몬드 그리고 눈송이이다. 아마도 덜 알려져 있는 것은 특정 크기의 결정이 우리의 일상 생활의 크기가 아니라 나노 미터의 크기가 수십억 분의 1에 해당할 때 매우 흥미로운 특성을 나타내는 것이다. 거기에서 나노 기술의 세계에 들어서게 된다. 나노 결정은 아주 작은 규모로 기술 응용을 구축하는데 매우 유용하다. 페로브스카이트는 19 세기 러시아 광물학자인 레프 페로브스키 (Lev Perovski)의 이름을 따서 명명 된 물질로 모두 동일한 결정 구조를 가진 특정 물질 군을 형성한다. 이러한 페로브스카이트는 많은 우수한 전자 특성을 가지므로 LED, TV 스크린, 태양 전지 및 레이저를 구성하는데 유용하다. 이러한 이유로, 페로브스카이트는 지난 몇 년 동안 물리학자들에 의해 광범위하게 연구되어왔다. 지금까지 페로브스카이트에 존재하지 않았던 특성은 전하 증폭이다. 예를 들어 태양 전지에서 반도체가 빛의 에너지를 전기로 변환할 때, 이것은 보통 한 번에 하나의 입자로 이루어진다. 단일의 포화된 광자는 단일 여기 전자 그리고 전자가 사용된 상응하는 '홀'을 만들어 내 전류를 운반할 수 있다. 그러나 특정 물질에서, 충돌하는 빛이 충분히 에너지가 있으면 더 많은 전자-홀 쌍이 결과적으로 여기될 수 있다. 그것은 전하 증폭으로 알려진 과정이다. 전하 증폭이 발생하면 빛에서 전기로 변환하는 것이 훨씬 더 효율적으로 될 수 있다. 예를 들어, 보통의 태양 전지에서는 이러한 방식으로 변환될 수 있는 에너지의 양에 대한 이론적인 한계 (Shockley-Queisser 한계)가 있다. 태양 에너지의 33 % 이상이 전력으로 변환된다. 그러나 전하 증폭 효과가 있는 반도체 나노 결정에서는 최대 44 %의 효율이 예측된다. 연구팀은 세슘, 납 및 요오드로 만든 페로브스카이트 나노 결정이 전하 증폭을 실제로 나타냄을 보여 주면서 분광학 방법을 사용하여 빛을 비추어 매우 간단히 조사한 후 나오는 물질의 주파수를 연구했다. 더욱이 그들은 이 효과의 효율성이 지금까지 보고된 것보다 더 높다고 주장한다. 따라서 이러한 발견과 함께, 페로브스카이트의 특별한 특성은 새로운 향상을 가져올 것이다. 지금까지는 페로브스카이트에 대해서는 전하 증폭이 보고되지 않았다. 이것은 페로브스카이트 나노 결정이 매우 효율적인 광 검출기를 구성하는데 사용될 수 있으며, 미래 태양 전지에 사용될 수 있음을 보여준다. |
