나노기술 및 정책 정보

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● 노르웨이 Norwegian University of Science and Technology (NTNU)의 Helge Weman 교수 연구팀은 반도체 나노선(nanowire)을 이용하여 고효율, 저비용의 태양전지를 개발  

● 갈륨 비소(GaAs)는 뛰어난 빛 흡수력과 전기적 특성 때문에 고효율 태양전지를 만드는데 최적의 재료이지만, 고품질의 GaAs 태양전지 부품은 비싸기 때문에 GaAs의 사용량을 줄일 수 있는 기술의 개발이 진행되어 왔으며 최근 나노선 구조가 평면 형태의 태양전지보다 더 적은 양의 물질을 사용하더라도 태양전지 효율을 향상시킬 수 있다는 연구 결과 제시

● 연구팀은 GaAs 나노선을 사용하여 다른 태양전지보다 10배 이상 효율이 높은 태양전지를 만드는 새로운 방법을 개발

● 연구팀은 비싼 GaAs 기판을 사용하는 대신에 MBE (molecular beam epitaxy)라는 방법을 사용하여 Si 태양전지 위에 GaAs 나노선 태양전지를 성장시킨 이중 탠덤 태양전지를 제작

● 이러한 이중 탠덤 태양전지는 태양전지의 효율을 40%까지 향상시킬 수 있으며 이는 상용 Si 태양전지 효율의 2배에 해당

● 연구팀은 그래핀과 같은 얇은 2차원 기판 위에 나노선을 성장시키는 방안을 연구 중이며, 성공적으로 연구가 수행될 경우 자가동력드론, 초소형 위성 및 기타 우주 응용분야에 사용될 수 있는 가볍고, 유연한 태양전지 생산 가능 

※ 용어설명

- 탠덤 전지(tandem cell): 결정질 실리콘 태양전지 위에 페로브스카이트 박막 태양전지를 적층하여 다양한 파장의 광 이용률을 극대화한 전지

- 나노선(nanowire): 나노미터 크기의 직경을 가지며, 수백 나노미터에서 수백 마이크로미터의 길이를 가지는 나노소재

※ ACS Photonics 게재(2021.08.09.), “GaAs/AlGaAs Nanowire Array Solar Cell Grown on Si with Ultrahigh Power-per-Weight Ratio”