2015년 1월 24일 토요일

자기-조립 나노 텍스처가 Si 태양전지에 반사 방지 표면을 만들다



연구원들은 Si 물질 자체에 나노 크기의 텍스처를 형성하여 반사 방지 표면을 만들었다.  

반사 방지를 위해서는 급격한 굴절률 변화를 제어할 필요가 있다. 예를 들어 공기와 Si 처럼 굴절률 차이가 크게 나는 두 물질이 만나는 계면에서는 반사가 크다. 그 계면에 중간 굴절률 물질을 코팅하면 물질간 전환을 쉽게해서 반사를 감소시킨다. 

연구자들은 태양광 스펙트럼의 모든 입사각의 모든 색을 흡수하기를 원한다. 하지만 각 빛의 색에 대한 최적의 반사방지 코팅은 서로 다르다.

그들은 나방의 눈으로 부터 영감을 얻었다. 나방의 눈은 빛의 파장 보다 작은 기둥으로 이루어진 텍서처 패턴을 갖고 있다. 

연구자들은 Si 태양전지 전면에 “block copolymer”을 코팅했다. 이 폴리머 물질은 수십 나노 미터 간격의 정렬된 표면 패턴으로 자기-조립될 수 있다. 이 자기-조립 패턴은 나방의 눈 속의 나노 기둥과 같은 것을 플라즈마 에칭을 통해 태양전지에 형성하기 위한 형판으로 쓰인다. 

결과물인 표면 나노 텍스처는 점차적으로 굴절률을 변화시키는 효과를 주어 모든 입사 각도의 많은 빛 파장에 대해 반사를 획기적으로 감소시켰다. 

이 연구에서 흥미로운 것은 수학적 모델이 예측한 나노기둥 높이 보다 1/2 높이의 나노기둥에서 반사 방지 성능을 얻었다는 것이다. 

결국 그들은 Si이 공기중에 노출되면 자연적으로 생기는 얇은 SiO2가 원인이라는 것을 알아냈다. 

얇은 SiO2는 평평한 면에서는 큰 역할을 하지 못하지만 주위의 모든 면이 나노텍스처로 되어 있는 나노 패턴 표면에서는 큰 역할을 하기 때문이다. 



참고: http://www.nanowerk.com/nanotechnology-news/newsid=38779.php

댓글 없음:

댓글 쓰기