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종이 쌓듯 태양전지 만든다

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종이 같은 막 형태 나노물질인 그래핀과 황화몰리브데넘을 간단하게 쌓는 방식으로 태양전지를 만드는 기술이 국내외 공동 연구진에 의해 개발됐다.

국내파 박사로 올초 교수에 임용된 31세의 젊은 교수가 낸 성과다.

유우종 성균관대 교수(전자전기공학부ㆍ사진)는 미 캘리포니아주립대와의 공동연구에서 그래핀과 황화몰리브데넘을 순차적으로 쌓아 태양전지를 만들 수 있음을 세계 최초로 보여줬다.

황화몰리브데넘은 그래핀과 두께가 비슷한 막 형태 나노물질로, 반도체 특성을 갖고 있어 도체 특성만 있는 그래핀의 보조물질로 활용될 수 있다.

유 교수는 그래핀 1장 위에 황화몰리브데넘 2장과 그래핀 1장을 쌓은 형태로 태양전지를 만들었다.

빛을 비추면 빛이 황화몰리브데넘에서 양전자인 홀과 전자로 분리된 후 각각 위와 아래 그래핀 막으로 이동해 전기가 발생하는 구조다.


이 때 외부전계를 가하면 전계가 그래핀을 쉽게 통과한 후 전자를 끌어당기고 양전자를 밀어내는 방식으로 양자 효율을 높인다.
이 기술은 고효율 그래핀 태양전지 개발로 이어질 수 있을 전망이다.

유 교수는 "이렇게 만든 태양전지는 그래핀만 사용한 태양전지에 비해 양자효율이 50배 이상으로 나타났다"며 "그래핀이 반도체 특성을 갖고 있지 않아 태양전지에 적용하기 힘들었는데, 도체인 그래핀을 전극으로 활용하고, 황화몰리브데넘에서 빛을 전기로 변환하는 방식으로 문제를 풀었다"고 말했다.

이 연구는 기초과학연구원(IBS) 나노구조물리연구단(단장 이영희) 지원으로 이뤄졌으며, 연구결과는 국제학술지인 `네이처 나노테크놀로지' 27일자에 게재됐다.

안경애기자 naturean@


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