인천대 물리학과 김준호 교수 연구팀, 환경친화형 케스트라이트 박막 태양전지 제조법 개발

남정현 기자 | 기사입력 2020/09/29 [16:35]

인천대 물리학과 김준호 교수 연구팀, 환경친화형 케스트라이트 박막 태양전지 제조법 개발

남정현 기자 | 입력 : 2020/09/29 [16:35]

 

▲ 왼쪽부터 물리학과 대학원생 이지원씨, 테무진 엥크밧씨, 김준호 교수  © 남정현 기자


[참교육신문 남정현 기자] 인천대 물리학과 김준호 교수 연구팀은 환경친화형 고효율 케스트라이트CZTSSe 박막 태양전지 제조법을 개발했다고 밝혔다.

 

케스트라이트 CZTSSe 박막 태양전지는 지구상에 풍부한 구리 (Cu), 아연(Zn), 주석(Sn), (S), 셀레늄(Se)으로 구성된 태양전지로서, CIGS 태양전지를 대체하기 위해 제안됐으며, 세계적으로 현재 그 연구가 활발하다.

 

CZTSSe 박막 태양전지는 저가 소재로 구성되어 있어 저가 대량 생산에 있어 장점이 있다. 하지만, n형 반도체로서 CdS를 실생활에 사용하기에는 Cd(캬드뮴)의 유해성으로 인해 응용분야에 한계가 있어왔다.

 

 

인천대 물리학과 연구팀은 CdS 대신에 환경과 인체에 무해한 (Zn,Sn)O 박막을 이용해서 고효율 CZTSSe 박막 태양전지를 제조하는 방법을 찾아내었다.

 

(Zn,Sn)O 박막은 에너지 밴드 갭이 상대적으로 커서 광흡수층에서의 광전류 생성을 증대시킨다. 하지만 p형인 CZTSSe 광흡수층사이의 에너지 밴드갭 정렬을 위해서는 (Zn,Sn)OZnSn의 비율 조정이 필요하다.

 

한편, 광흡수층 CZTSSe에서 전하재 결합을 일으키는 결함을 제거하기 위해서는 SSe의 비율 조정이 최적화되어야 한다. 김준호 교수 연구팀은 최적화 연구를 통해서 광전변환 효율 11%를 넘는 환경친화형 고효율 케스트라이트 CZTSSe 태양전지를 구현했다.

 

이번 연구는 세계적 학술지인 Nano Energy (I.F.=16.602) online810일자에 “Over 11% efficient eco-friendly kesterite solar cell: effects of S-enriched surface of Cu2ZnSn(S,Se)4 absorber and band gap controlled (Zn,Sn)O buffer”제목으로 발표되었고, Online으로 진행된 European PV Solar Energy Conference and Exhibition 2020(EU PVSEC 2020)에서 지난 99일 구두 발표로 소개됐다.

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