투명한 칼라 태양전지가 에너지와 미(beauty)을 가지다

시스루(see-through) 태양전지가 Michigan 대학에서 만들어졌다. 이 셀은 최초의 반투명 칼라 태양전지이라고 믿고 있는데 옥외 광고판과 창문 블라인드로 응용될 수 있다. 

(그림 1⎜소자 구조와 광학 특성. (a) 제안된 구조의 구성도. 이 구조는 캐소드, 애노드, 그리고 아주 얇은 핑안된 a-Si으로 구성되어 있다. 캐소드는 유전체-금속-유전체와 유기층으로 이루어져 있고 애노드는 유전체-금속-유전체로만 이루어져 있다. 아주 얇은 a-Si 층의 두께는 6, 11, 그리고 13 nm이고 각각 청색, 녹색, 그리고 적색에 대응한다. (b) 수직 입사된 청색, 녹색, 그리고 적색광 각각에 대한 계산된 것과 측정된 투과 스펙트럼. (c) 청색, 녹색, 그리고 적색으로 제조된 소자의 사진)

(그림 3 C ⎜AM1.5 조도하에서 하이브리드 셀의 전류 밀도-전압 특성)

연구자들은 적색, 녹색, 그리고 청색의 반투명 a-Si/유기 하이브리드 태양전지를 만들었다. 특히 녹색 소자는 거의 2%의 효율을 나타냈다. 

반투명 칼라 태양전지는 미와 출력 사이에 상충점이 있다. 전기 변환에 쓰이는 태양광의 파장 일부를 그냥 셀을 투과시키거나 반사시켜야 하기 때문이다. 

그들의 칼라 태양전지는 투과 이미지를 흐릿하게하는 염료나 마이크로 구조에 의존하지 않고 특정한 광 파장을 투과시키기 위해 역학적인 구조를 이용했다. 서로 다른 색깔을 얻기 위해 그들은 도핑 안된 a-Si 층의 두께를 변화시켰다. 청색 영역은 6 nm 두께이고 적색 영역은 31 nm 두께이다. 

도핑 안된 매우 얇은 a-Si층 내에서는 전자-홀 재결합을 억제하기 때문에 그 막내에 흡수된 포톤은 추출된 전하에 기여한다.

하이브리드 태양전지의 구조는 금속 산화물+유기 전하 수송층+도핑 안된 a-Si으로 이루어져 있다. 이렇게하면 뚜렷이 다른 색깔이 resonant optical transmission에 의해 만들어 질 수 있다. a-Si층을 통해 광이 전파해 나갈 때 누적된 위상 변화가 a-Si 계면에서 반사에 의한 위상 변이에 비해 상대적으로 작기 때문에 입사광의 입사각도와 편광에 둔감한 색깔을 얻을 수 있다.

참고: http://ns.umich.edu/new/multimedia/videos/22020-transparent-color-solar-cells-fuse-energy-beauty