Bi, Fe, Cr, O로 이루어진 금속 산화물인 mutiferroic 물질(최소한 두 개 이상의 ferroic oder을 나타내는 물질)은 태양광을 흡수하고 독특한 전기자기적 특징을 지니고 있다.
이 물질의 밴드갭과 전기장을 유도하는 분극 덕택에 전하 생성과 분리가 가능해 차세대 태양전지 소자로 개발 가능하다.
Multiferroic 산화물 기반 활성층은 광전하를 분리하기 위한 p-n접합이 필요 없다. 그리고 이론적으로는 광전압은 물질의 밴드갭에 의해 제한 받지 않는다.
소자의 밴드갭 튜닝은 소자 흡수 특성을 태양광 스펙트럼과 매칭을 최대로 맞춰준다.
Multiferroic 박막은 200 nm 두께의 3층으로 이루어져 있으며 각 층은 서로 다른 광 파장을 포획할 수 있다.
연구자들에 의하면 Si 기술 기반 텐덤셀에서 top cell로써 multiferroic 물질을 열적 손실을 최소화하여 Si 태양전지 성능을 향상시킬 거라고 한다.
INRS-EMT(캐나다)의 연구자들은 Bi2FeCrO6 이중 페로브스카이트 multiferroic 산화물의 밴드갭을 효과적으로 튜닝하여 박막 태양전지 효율 8.1%을 얻었다.
그들은 이 물질을 상용 단결정 Si 태양전지에 어떵게 적용할지 연구중이며 18%의 효율이 24%으로 증가하고 수명도 늘어 날 것으로 기대한다.
강유전체 특성을 변경하지 않고 밴드갭을 튜닝하는 것이다. 결정 구조 내의 원자 배치를 수정함으로써 광학적 특성을 조정할 수 있다. Bi2FeCrO6의 경우 밴드갭을 1.4에서 2.2 eV로 튜닝 가능하다.
참고: http://phys.org/news/2014-11-materials-powerful-solar-cells.html, http://www.nature.com/nphoton/journal/vaop/ncurrent/full/nphoton.2014.255.html
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