한국연구재단은 정소희 한국기계연구원 박사 연구팀이 공유결합성이라는 재료 특성으로 견고한 안정성이 기대되는 III-V족 양자점 잉크 및 박막 제작 기술을 개발했다고 21일 밝혔다.

양자점은 수 나노미터 크기의 무기질 반도체의 결정으로 크기, 조성, 구조 등 제어를 통해 광학적 성질을 조절할 수 있어 다양한 형태의 저비용 태양전지로 개발된다.
 
특히 양자점 태양전지는 기존 결정질 실리콘 태양전지의 효율한계를 뛰어넘고 발전단가를 월등히 낮출 수 있어 활발히 연구되는 추세다. 그러나 현재 개발되는 양자점 박막은 대기 중에 전하 농도를 쉽게 잃는 불안정함이 상용화의 걸림돌이다.

연구팀은 광학적, 전기적 특성이 뛰어나고 견고한 안정성이 기대되는 공유결합성 III-V족 양자점 잉크와 박막을 제작, 양자점 태양전지에 적용했다.

III-V족 양자점은 재료 자체의 공유결합성이 커 표면을 제어하는 것이 난제였다. 연구팀은 III-V족 양자점 표면을 개질해 0.4eV(전자볼트)의 에너지 레벨을 조절했다. 그 결과 III-V족 양자점 박막은 22일간 대기에 노출해도 전하 농도가 보존되는 우수한 전기 특성을 보였다.

정소희 박사는 "개발된 III-V족 양자점 잉크와 박막은 대기 노출에도 전하 농도 보존성이 우수하고 크기 조절을 통해 쉽게 밴드갭을 제어할 수 있다"면서 "태양전지, 광센서 등 다양한 광전자 응용 분야에 사용될 것"이라고 연구의의를 설명했다.

한편 이번 연구는 과학기술정보통신부·한국연구재단 기초연구사업(중견연구) 및 글로벌프런티어사업, 그리고 에너지기술평가원 신재생에너지핵심기술개발사업의 지원으로 수행됐다. 결과는 국제학술지 네이처 커뮤니케이션즈(Nature Communications) 15일 논문으로 게재됐다.