NTU의 과학자들이 낮에는 태양전지가 되고 밤에는 조명이 되는 물질을 개발하다

Nanyang Technological University (NTU)의 과학자들이 빛을 낼 수 있을 뿐아니라 빛을 전기로 변환시키는 차세대 태양전지 물질을 개발했다. 

이 물질은 유무기 할로겐화물 페로브스카이트(CH3NH3PbX3, 여기서 X는 Cl, Br, I)로 부터 만들어졌다. 

이 발견은 거의 우연한 것인데 그냥 레이저를 새로운 하이브리드 페로브스카이트 태양전지에 비추자 셀이 밝게 빛난 것이다. 

(그림 1: 용액 공정으로 만들어진 페로브스카이트 막으로 부터 가간섭 빛 방출. a, 600 nm, 150  fs와 1 kHz 펌프 펄스 광의 에너지를 증가시키면서 광여기된 65 nm 두께의 CH3NH3PbI3 막의 정상 상태의 PL 발광 스펙트럼. )

또한 그들은 페로브스카이트 물질의 조성을 듀닝함으로써 광범위한 색깔의 광을 얻을 수 있었다. 

이 물질은 눈에 띄게 낮은 threshold에서 매우 안정적으로 증폭된 자발적인 발광을 하는데 큰 흡수계수, 매우 낮은 벌크 결함 밀도 그리고 느린 Auger 재결합 때문이다. 

참고: http://optics.org/news/5/3/39

유기 태양전지의 핵심인 양자파(quantum wave)

연구자들은 유기 물질 내에서 파장과 같은 전자의 발견으로 유기 나노구조에서 가간섭(coherence)을 튜닝할 수 있게 되었다. 이것은 유기 태양전지에서 장수 전하를 만들어내는데 중요한 역할을 한다. 

초고속 카메라를 이용해서 연구자들은 광이 유기 나노구조에 우선 먼저 흡수되었을 때 전하가 빠르게 형성될 뿐아니라 매우 빨리 먼 거리로 분리되는 것을 알았다. 

이 결과는 과학자들을 놀라게 했는데 그러한 현상은 완벽한 무기 구조에서 일어나는 현상으로 믿었었기 때문이다. 

처음 몇 펨토초(femtoseconds) 동안 각 전하 자체는 한 분자로 국한되게 이동하는 것이 아니라  다수 분자로 퍼져나간다. 이 현상은 공간적 가간섭(sptial coherence)이라고 알려져 있는데 전하가 매우 빠르게 몇 나노미터를 이동하게 하여 양전하로 부터 달아 날 수 있게 한다. 

매우 세심하게 분자를 서로 쌓는 것을 엔지니어링함으로써 그들은 두 전하사이의 거리를 증가시키기 위해 공간적 가간섭을 튜닝하는 것이 가능하다라는 것을 알았다. 

참고: http://www.cam.ac.uk/research/news/quantum-waves-at-the-heart-of-organic-solar-cells