자기 나노입자(Fe3O4)가 유기 태양전지의 성능을 강화시키다

유기 태양전지의 낮은 효율을 개선하기 위한  유망한 방법 중 하나는 Au 나노 입자를 이용하여 추가적인 태양광을 흡수하고 다시 에너지를 방출할 때 추가적인 전하 캐리어를 발생시키는 것이다.

하지만 Techinical University of Munich의 과학자들은 다른 접근 방법을 추구했다. 광생성된 전자-홀 쌍이 재겹합하기 전에 분리시키는 것이 관건이기 때문에 전자-홀 쌍의 수명을 연장하는 방법을 찾은 것이다. 

 이 전략은 스핀 이라는 양자 물리적 원리에 근간을 두고 있다. 전자와 홀 모두 스핀 양자 값 1/2을 갖고 있다. 만약 전자와 홀의 스핀 방향이 같으면  그 쌍의 스핀 값은 1이되고 다르면 0이 된다. 스핀 값이 1일 때 0일때 보다 전자-홀 쌍의 수명은 길다. 

연구자들은 전자-홀 쌍의 스핀 방향을 같게 하기 위해 Fe3O4 나노 입자를 사용했다. 0.6 wt% 의 Fe3O4를 혼합했을 때 유기 태양전지의 효율은 3.05에서 3.37%으로 증가했다. Fe3O4를 1.0 wt% 이상 첨가하면 누설 전류의 증가로 효율은 급격히 감소한다. 

참고: http://www.desy.de/aktuelles/news_suche/index_ger.html?openDirectAnchor=731