태양전지 성능 획기적 향상 방법 찾았다

윤주형 인천대 교수팀, 광증폭 에너지 기술 개발

국내 연구진에 의해 신개념의 고성능 광증폭 에너지 기술이 개발됐다. 태양전지 및 광통신 부문에서의 탁월한 성능 향상을 이뤄낼 것으로 기대된다.

윤주형 인천대 전기공학과 교수(사진) 연구팀은 세계 최초로 나노구조를 이용한 에너지 증폭 기술 현상을 검증했다고 15일 밝혔다. 이는 표면 플라즈몬 에너지의 기능성을 실용화한 것으로 반도체 분야의 고집적도와 대량화를 실현할 수 있는 근간 기술을 개발한 것이라고 덧붙였다.

플라즈몬 현상은 입사된 빛에 의해 나노 사이즈의 금속을 통한 반도체 혹은 절연체 표면에서 발생하는 강한 전기 현상으로, 태양전지 및 광전 변환 응용분야 등에 적용되면 탁월한 성능 향상을 가져올 수 있다.

기존 태양 전지 기술은 짧은 파장대의 빛은 반도체에 효과적으로 흡수되지 못하고, 열 손실과 함께 생성된 전자-정공의 재결합 손실을 일으키는 약점이 있었다.

이번 나노 기반 플라즈몬 에너지 증폭 기술은 열 손실로 에너지를 잃은 전하를 재결합 없이 수집하는 데 성공했으며, 이를 통해 빛 에너지를 전기에너지로 교환하는 성능을 22% 이상 높였다. 윤 교수는 “추가 연구를 통해 빛과 전기의 교환 에너지(광전성능) 효율 100%를 달성할 것”이라고 말했다.

이번 연구는 태양광을 이용한 수소에너지 분야에도 유용한 기술이 될 것으로 예상된다. 이 연구 결과는 나노분야 세계 최상위 과학전문지인 ‘Nano Letters’ 1월호에 게재됐으며, 현재 미국 특허로 심사 중이다.

인천=김인완 기자 iykim@hankyung.com