광전변환 소재/소자 연구
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01 연구 목적 및 필요성

온실 가스 배출 및 화석연료의 공급 불안정 문제로 인하여 무한한 태양에너지로부터 전기에너지를
생산하는 태양전지에 대한 관심이 급증하고 있다. 이로 인해 전 세계 태양전지 관련 시장은
연평균 35~40%의 가파른 상승세를 보이고 있으며, 2013년 이후에는 산업규모가 반도체
산업을 능가할 것으로 예측되고 있다.

본 세부과제에서는 광전변환 소자의 물성 연구를 통하여 고효율 광전 변화 소자 개발을
주요 내용으로 하고 있고, 세부적으로
1) 태양 에너지 흡수층과 버퍼 층의 계면 상태 및 양자 효율 열화에 가장 큰 영향을
미치는 버퍼 층 표면 재결합 중심 제어 인자 파악 등 1단계 박막형 태양전지 연구,
2) 에너지 흡수층, 즉 높은 흡수 계수를 갖는 CIS (GIGS) 및 CdTe 물질을 큰 표면적을
갖는 나노 구조로 구현, 유기반도체 버퍼와 결합하는 Hybrid 나노 광전 변환 소자 연구,
3) 다중 전자 생성 양자점 나노 구조가 적용된 고 효율 및 저가의 광전 변환 소자 연구로 이루어져 있다.

각 세부과제에 참여하는 연구자는 높은 흡수계수를 갖는 태양 에너지 흡수층 물질인 I-III-VI족, II-VI족 반도체 및 Si 기반 나노 재료 설계, 합성, 구조 분석 및 물성 평가에 대한 연구뿐만 아니라 태양에너지 표면 반사를 최소화하는 다중 박막 연구를 지속적으로 진행하여 왔다. 이러한 경험을 바탕으로 기존의 연구 내용을 통합하고, 제 3세부과제인 에너지 하베스트 스토리지 연구 그룹과 유기적인 협력관계를 구축하여 나노소재부터 관련 구성요소의 다양한 방법으로의 접근과 접목을 통해 기술을 개발함으로써 연구 개발 효과가 극대화 될 것이다.

02 연구 내용

  • Cd-Free 버퍼 층 물질 개발
  • Cd-Free 버퍼 층에 최적화된 새로운 CIGS 증착방법 연구
  • 새로운 Cd-Free 버퍼층에 최적화된 투명전도 산화물(TCO)층 개발
  • 기능성 다층 반사방지막 연구
  • 다중 전자 생성 양자점 나노 구조가 적용된 고 효율 및 저가의 광전 변환 소자 연구