인천대학교 물리학과 김준호 교수팀이 제시한 '듀얼 트리트먼트' 방법은 케스트라이트 CZTSSe 태양전지의 광전변환효율을 세계 최고 수준인 13.33%로 향상시키는 효과를 보였다.
인천대학교 물리학과 김준호 교수팀은 비진공 수용액 스프레이 방법을 활용하여 케스트라이트 CZTSSe 박막 태양전지의 효율을 획기적으로 향상시키는 방안을 발표하였다.
케스트라이트 CZTSSe 태양전지는 주요 구성 요소로 구리(Cu), 아연(Zn), 주석(Sn), 황(S), 셀레늄(Se)을 사용하며, 광전변환효율이 13%를 넘기는 것이 어려운 문제점이 있었다.
연구팀은 태양전지 광흡수층의 결함을 줄이기 위한 '듀얼 트리트먼트' 방법을 제시하였다. 이 방법은 은(Ag)을 광흡수층에 합금하고, 광흡수층 표면에 산화알루미늄(Al2O3)을 원자층 증착, 그 결과 태양전지 효율의 증가를 확인하였다.
투과전자현미경 분석을 통해, Ag-합금은 광흡수층의 결함 밀도와 원소분포 불균일도를 줄이는 데 기여하며, Al2O3 원자층 증착 공정은 pn 접합 계면에서의 물질 상호확산을 차단한다는 것을 밝혔다.
연구팀의 '듀얼 트리트먼트' 방안은 세계 최고 효율인 13.33%의 광전변환효율을 달성하였으며, 이 연구 결과는 세계적 학술지 'Advanced Energy Materials' 10월 10일자에 게재되었다. 이 연구는 한구연구재단 지원으로 진행되었다.
요약: 인천대학교 물리학과 김준호 교수팀이 제시한 '듀얼 트리트먼트' 방법은 케스트라이트 CZTSSe 태양전지의 광전변환효율을 세계 최고 수준인 13.33%로 향상시키는 효과를 보였다.
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