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
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