기초과학

태양에너지전지재료용 SnSe 나노와이어 화학합성연구 성과

발행일 : 2011 / 10 / 28

중국과학원 대련화학물리연구소 청정에너지국가실험실 태양에너지연구부, 촉매기초국가중점실험실 분자촉매·인시투특성연구팀(503팀)의 리찬(李燦)원사, 장원화(張文華)연구원이 이끄는 연구팀은 태양에너지전지 신소재 셀레늄화주석(SnSe)의 합성연구에서 성과를 올렸다.

SnSe은 IV-VI족에 속하는 중요한 반도체로서 체상재료(body phase material)의 간접 밴드갭이 0.90 eV, 직접 밴드갭이 1.30 eV에 달해 태양광의 절대부분을 흡수할 수 있다. SnSe은 원료가 풍부하면서도 환경친화적이며 화학적 안정성이 높은 반도체재료로서 특히 나노사이즈는 신형의 태양에너지전지재료로 각광받고 있다. 연구팀은 용액화학의 우세를 이용하고 결정종 유도법(Seed-Induced Method)을 채택하여 최초로 20nm 직경의 SnSe단결정 나노와이어를 생장하는데 성공했고 길이는 수백nm에서 수십㎛까지 조정가능하다. 광스펙트럼 특성 연구결과 SnSe 단결정 나노와이어는 뚜렷한 양자제한효과를 나타내었다. 간접밴드갭과 직접밴드갭은 각각 1.12eV와 1.55eV에 도달하여 각각 태양에너지전지재료 Si와 CdTe의 밴드갭과 매우 접근한 것으로 해당 재료의 신형 태양에너지전지용 재료로서의 잠재력을 나타냈다.

연구팀은 중국과학원 장춘광학정밀기기연구소의 리우싱웬(劉星元)연구원과 협력하여 P3HT와 SnSe나노와이어 기반의 하이브리드태양에너지전지를 조립하였고 SnSe단결정 나노와이어의 광전기성능을 관찰하였다.

현재 이 제조방법은 국가발명특허를 신청하였으며, 연구성과는 Angew. Chem. Int. Ed., DOI: 10.1002/anie.201105614 온라인판에 발표되었다.

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