ITMO 대학의 물리학자들이 투명 소재를 활용하는 새로운 방법을 발견했습니다.태양 전지효율성을 유지하면서도, 이 새로운 기술은 값비싼 특수 장비 없이 불순물을 첨가하여 재료의 특성을 변화시키는 도핑 방식을 기반으로 합니다.

이 연구 결과는 ACSApplied Materials & Interfaces에 "이온 게이트형 소분자 유기 태양전지: 전하 수집기 및 전송층의 계면 도핑"이라는 제목으로 게재되었습니다.

태양 에너지 분야에서 가장 매력적인 과제 중 하나는 투명한 박막 감광 ​​소재를 개발하는 것입니다. 이 박막은 일반 창문에 부착하여 건물의 외관을 해치지 않고 에너지를 생산할 수 있습니다. 하지만 높은 효율과 우수한 광 투과율을 동시에 갖춘 태양 전지를 개발하는 것은 매우 어렵습니다.

기존의 박막 태양전지는 빛을 더 많이 포착하는 불투명한 금속 후면 전극을 사용합니다. 투명 태양전지는 빛을 투과하는 후면 전극을 사용하는데, 이 경우 빛이 통과하면서 일부 광자가 손실되어 소자의 성능이 저하됩니다. 게다가 적절한 특성을 가진 후면 전극을 제작하는 것은 매우 비용이 많이 든다고 ITMO 대학교 물리학 및 공학부의 연구원인 파벨 보로실로프는 설명합니다.

낮은 효율 문제는 도핑을 통해 해결할 수 있습니다. 하지만 불순물을 재료에 정확하게 적용하려면 복잡한 방법과 고가의 장비가 필요합니다. ITMO 대학의 연구진은 이온성 액체를 사용하여 재료를 도핑하고 처리된 층의 특성을 변화시키는, 더 저렴한 "보이지 않는" 태양광 패널 기술을 제안했습니다.

"실험을 위해 우리는 소분자 기반 태양 전지에 나노튜브를 부착했습니다. 그런 다음 이온 게이트를 사용하여 나노튜브를 도핑했습니다. 또한 활성층에서 전극으로 전하가 성공적으로 전달되도록 하는 전송층도 처리했습니다. 진공 챔버 없이 상온에서 이 모든 것을 구현할 수 있었습니다. 필요한 성능을 내기 위해 이온성 액체를 몇 방울 떨어뜨리고 약간의 전압을 가하기만 하면 되었습니다."라고 파벨 보로실로프는 덧붙였습니다.

과학자들은 자신들의 기술을 시험하는 과정에서 배터리 효율을 크게 향상시킬 수 있었습니다. 연구진은 동일한 기술을 다른 유형의 태양 전지 성능 개선에도 활용할 수 있을 것으로 보고 있습니다. 이제 그들은 다양한 재료를 실험하고 도핑 기술 자체를 개선할 계획입니다.