친환경 광흡수체인 금을 활용한 '차세대 금빛 태양전지'의 효율을 높일 수 있는 기술이 개발됐다.
한국연구재단은 방진호 한양대 교수 연구팀이 전극 제조에 쓰이는 나트륨 이온이 금 나노 클러스터 태양전지의 효율에 영향을 미친다는 사실을 규명했다고 7일 밝혔다.
금 나노 클러스터는 나노미터 크기의 여러 개의 금 원자를 모은 것으로, 원자 단위로 제어할 수 있고 활성을 띠고 있어 화학반응의 촉매나 플랫폼 등으로 쓰인다. 이 때문에 차세대 태양전지 소재 중 하나로 꼽히고 있다.
하지만, 빛을 전기로 변환하는 광전환 효율이 기존 실리콘 태양전지보다 5배 이상 낮아 상용화가 어려웠다.
연구팀은 전극 제조 과정에 쓰이는 나트륨 이온이 금 나노 클러스터와 전극의 흡착을 돕는다는 사실을 알아냈다. 빛을 흡수한 금 나노 클러스터에서 전자가 생성되면 반도체 산화물 전극에서 백극 전극으로 이동하면서 전기가 발생한다. 이 과정에서 나트륨 이온이 금 나노 클러스터와 반도체 산화물 전극 간 흡착을 강하게 해 전자의 분리 및 원활한 수송을 촉진, 광전환 효율을 높였다.
방진호 한양대 교수는 "중금속이 아닌 금 나노 클러스터를 광흡수체로 이용하면 웨어러블 기기의 전원 공급에 보다 유리할 수 있어 태양전지 효율 향상의 실마리를 제공했다는 데 의미가 있다"고 말했다.
한편 이 연구결과는 에너지 분야 국제 학술지 'ACS 에너지 레터스(8일자)' 표지논문으로 실렸다.이준기기자 bongchu@dt.co.kr
