광에너지변환 실험 (페로브스카이트 물질 중심으로)

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본문내용

1.2 광전효과
광자는 빛의 진동수와 비례하는 고유한 에너지를 갖는다. 광자가 전자와 충돌하면 전자는 광자가 가진 에너지를 흡수한다. 그리고 원자 결합에서 자유롭게 방출된다. 이때 방출되는 전자를 광전자(photoelectron)이라고 한다. 빛이 태양전지판으로 흡수되면 광전효과가 일어나게 된다. 그래서 전자가 이동하게 되고 이때의 전자를 모으면 전기 에너지가 된다. 일반적으로 이 전자들은 제자리로 가려는 특성이 강하기 때문에 전기 생산이 어렵다. 그렇기 때문에 이들이 재결합하지 않도록 하는 것이 태양전지에서 해결할 문제이다.
기존의 Si 태양전지는 N형 반도체와 P 형 반도체의 접합으로 만들어진다. 이 접합부에 태양광이 닿게 되면 접합부에서 N형 반도체 방향으로 전자가 이동한다. 이 전자 이동이 전류를 발생시키고 이가 전기를 만든다.
페로브스카이트 태양전지의 구조는 N형이나 P형 반도체의 접합이 없다. 광 활성층인 페로브스카이트 층에 태양광이 닿게 되면, 전자가 발생한다. 전자는 전자 수송층을 통해 전극을 따라 흘러 전류를 발생시킨다. 반대편의 정공 수송층이 양공을 수송해서 페로브스카이트 층에서 발생한 전자에 다시 양공이 붙는 것을 방지한다.4
1.3 장점
더 효율적, 저렴하게 태양전지의 패널을 만들 수 있다. 실험실에서 제조하기 쉬운 결정성 재료이다. 적층형 태양전지(상부: 페로브스카이트, 하부: 실리콘)만의 비용적, 시간적 장점이 있다. 실온 건조대기, 습기 20%에서 안정성이 양호하다. EPBT(energy payback time)이 낮다.

참고 자료

Applepop (2014). “양자점(quantum dot)이란 무엇인가?”. https://blog.naver.com/applepop/220213601062
Zhenfu, Z. L, Jing (2018). “Perovskite quantum dots as fluorescent materials for multi-colored lighting”.
박희진 (2022). “양자점 발광재료를 이용한 색 변환에 관한 연구”.