| 내용 |
미국 워싱턴 대학(Washington University in St. Louis), 오크리지 국립연구소(Oak Ridge National Laboratory), 호주 국립대학(Australian National University)의 연구진은 데이터 분석 및 양자 역학적 계산을 통해서 새로운 이중 페로브스카이트 산화물(dual perovskite oxide)을 개발했다. 미국의 태양광 패널 설치는 증가하고 있고, 2019년 초에 2백만 건 이상의 신규 설치가 이루어지고 있는데, 이것은 지난 1 분기 중에서 가장 높은 수치이다. 가장 널리 사용되는 것은 실리콘 기반의 태양전지이다. 지난 10년 동안에 납 할로겐화 페로브스카이트가 대체 물질로 급성장하고 있다. 그러나 이 소재는 불안정하고 납과 같은 독성 물질을 함유해서 건강 및 지하수 오염 등과 같은 환경적 위험을 초래할 수 있다. 이번 연구진은 칼륨, 바륨, 텔루르(tellurium), 비스무트, 산소로 구성된 새로운 반도체(KBaTeBiO6)를 발견했다. 납이 없는 이중 페로브스카이트 산화물은 30,000개의 비스무스 기반의 산화물 중의 하나이다. 30,000 개의 산화물 중에 단지 25개만이 잘 알려진 화합물이다. 이번 연구에서는 KBaTeBiO6가 30,000 개의 잠재적인 산화물 중에서 가장 유망한 것으로 나타났다. 이번에 개발된 소재가 가장 안정한 화합물인 것으로 밝혀졌지만, 더 중요한 것은 대부분의 산화물이 큰 밴드갭을 가졌는데 반해서 새로운 화합물은 낮은 밴드갭을 가진다는 것이다. 밴드갭은 자유 캐리어를 형성하기 위해서 전자가 극복해야 하는 에너지 장벽이다. 이런 장벽을 극복할 수 있는 에너지는 햇빛에 의해서 제공된다. 태양전지 분야에서 가장 유망한 화합물은 약 1.5 eV의 밴드갭을 가진 것이다. 개발된 화합물은 안정적이며 1.88 eV의 밴드갭을 가졌다. 이것은 밴드갭을 미세 조정한 1 세대 태양전지일 뿐만 아니라 무독성 태양전지를 향한 첫 발걸음이다. 이번 연구진은 납-할로겐화 페로브스카이트를 구현할 수 있다는 것을 보여주었다. 이것은 태양전지뿐만 아니라 LCD 디스플레이와 같은 반도체 분야에도 새로운 길을 열어줄 수 있을 것이다. 다음 연구 목표는 이 새로운 반도체 속의 결함 역할을 조사하고, 에어로졸 등과 같은 다른 진보된 합성 기술을 접목시키는 것이 될 것이다. |
