초록 ▼

1. 서론



전 세계적인 에너지소비 증대로 인한 환경 연료의 고갈, 지구온난화 및 환경오염으로 지속 가능한 청정에너지원(clean and sustainable energy source)의 개발이 시급한 상황이다. 태양은 실질적으로 무한대의 에너지 공급원이며, 이산화탄소 등의 온실가스와 환경오염물질의 배출이 없는 청정에너지원이다. 태양전지(solar cell, photovoltaic cell)는 광기전효과(photovoltaic effect)를 통해 태양광에너지를 직접 전기에너지로 전환시키는 장치이

1. 서론



전 세계적인 에너지소비 증대로 인한 환경 연료의 고갈, 지구온난화 및 환경오염으로 지속 가능한 청정에너지원(clean and sustainable energy source)의 개발이 시급한 상황이다. 태양은 실질적으로 무한대의 에너지 공급원이며, 이산화탄소 등의 온실가스와 환경오염물질의 배출이 없는 청정에너지원이다. 태양전지(solar cell, photovoltaic cell)는 광기전효과(photovoltaic effect)를 통해 태양광에너지를 직접 전기에너지로 전환시키는 장치이다. 이러한 태양전지는 시계, 계산기 등의 소형 기기부터, 크게는 인공위성, 항공우주 분야 등의 전원으로 이용될 수 있으며, 태양광발전소 등을 통해 가정 및 산업용 전력공급원으로 사용될 수 있다. 최초의 태양전지는 1839년 프랑스의 물리학자 Edmond Becquerel이 금속전극과 전해질로 구성되는 셀에 빛을 조사하면 적은 양의 전류가 흐른다는 사실을 발견하면서 시작된다. 이후 후속 연구들이 이어지다가, 1954년 AT&T 벨연구소의 Chapin, Fuller, Pearson이 결정성실리콘 소재를 사용하여 에너지 변환효율이 4.5%인 태양전지를 개발하면서부터 본격적인 고효율 태양전지의 개발이 잇달아 이루어졌다. 이러한 태양전지는, 상용화 순서에 따라서 1세대(결정질실리콘)-, 2세대(박막)-, 3세대(염료감응, 유기)- 및 차세대(페로브스카이트형 등)- 태양전지로 분류할 수 있다. 여기서 박막태양전지는 실리콘웨이퍼를 태양광 흡수 기판으로 쓰는 기존 방식과 달리 값싼 기판을 활용해 그 위에 실리콘 등의 재료를 박막으로 증착하는 방식의 태양전지이며, 박막 소재의 예로는 실리콘, CIGS, CdTe 등이 있다. 한편, 양자점(quantum dot, QD)은 나노 크기 수준의 반도체 물질을 의미하고, 양자구속효과와 크기에 따라 밴드갭에너지가 변화하는 등의 특징이 있어서 다양한 산업 및 기술 분야에서 활발히 연구되고 있으며, 특히 밴드갭에너지 조절을 통해 넓은 범위의 광파장을 흡수할 수 있어서 양자점을 이용한 차세대 태양전지가 최근 널리 연구되고 있다. 이 논문에서는 태양전지의 원리 및 작동 방식에 따른 종류, 양자점의 정의, 특성, 제조 방법 등을 설명하고 이후 양자점 태양전지의 특성, 제조 등에 대하여 알아보고자 한다.



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