태양전지를 위한 그래핀 기반 물질

그래핀은 이상적인 조건하에서 Si 내에서의 전자 이동도 보다 거의 100배 큰 매우 높은 전자 이동도를 보인다. 또한 그래핀은 우수한 강도, 97.7%의 매우 높은 투과율, 그리고 열적/화학적으로 높은 안정성을 갖고 있고 특히 매우 플렉서블하다. 이런 특성에 의해 ITO(Indium tin oxide)을 대체할 물질로 광범위하게 연구되어지고 있다. 

Nanyang Tecnology University의 과학자들은 그래핀의 최근 연구의 개요를 보고했는데 그 내용은 그래핀의 파생물, 합성, 특성, 그리고 태양전지로 응용이다.

[전극으로 사용]

- 투명 애노드

- 불투명 애노드

- 투명 캐소드

- 촉매 상대 전극 

[활성층으로 사용]

- 광수확 물질

- 쇼트키 접합

- 전자 수송층

- 홀 수송층

- 홀과 전자 동시 수송층 

- 텐덤 구조에서 계면층

산화 그래핀(graphene oxide, GO)은 태양전지 소자를 위한 전자/홀전도체, 계면층, 그리고 쇼트키 접합층으로 사용되고 있다. 2차원 구조의 GO는 π-π 적층과 수소 결합을 할 수 있다. 이것은 GO를 형판으로 이용하여 GO 기반의 새로운 유기, 무기, 유무기 하이브리드 물질을 자기 조립을 할 수 있게 한다.

한편, 그래핀의 응용을 넓히기 위해 그래핀의 밴드갭을 여는 연구를 하고  있다. 양자 구속 효과를 유도하기 위해 그래핀의 측면 크기를 줄여 나노리본이나 메쉬를 형성하는 연구, 외부 물질을 도핑하는 연구, 그리고 기판으로 부터 응력 효과를 이용하는 연구가 있다.

참고: http://www.nanowerk.com/spotlight/spotid=32691.php