초록 ▼

본 연구는 태양전지 효율 향상을 위하여 나노발광체를 이용한 태양광 스펙트럼 변환기술을 도입하여 제 3세대 태양전지 개발하는 것을 목표로 수행되었다.

1. 상향, 하향 변환 나노형광체 개발 연구결과
① 하향 변환 나노형광체
- Y2O3:BiEu 나노형광체를 침전법을 이용하여 <100nm 크기로 제어 (발광효율 43%)
- Silica계 호스트를 이용한 나노형광체를 <100nm 크기로 제어
② 상향 변환 나노형광체:
- Silica계 호스트에 Yb, Er을 토핑하여 상향변환 나노형광체 제작

본 연구는 태양전지 효율 향상을 위하여 나노발광체를 이용한 태양광 스펙트럼 변환기술을 도입하여 제 3세대 태양전지 개발하는 것을 목표로 수행되었다.

1. 상향, 하향 변환 나노형광체 개발 연구결과
① 하향 변환 나노형광체
- Y2O3:BiEu 나노형광체를 침전법을 이용하여 <100nm 크기로 제어 (발광효율 43%)
- Silica계 호스트를 이용한 나노형광체를 <100nm 크기로 제어
② 상향 변환 나노형광체:
- Silica계 호스트에 Yb, Er을 토핑하여 상향변환 나노형광체 제작
2. 파장변환 박막 제작 결과
① 나노형광체의 파장변환박막
- 고분자와 잘 섞이도록 표면 개질을 시도함 (floating test 10시간 이상)
- 투과율 90%이상, 산소차단율 90%이상의 박막 제작
3. 태양전지 적용 결과
① Si 태양전지 적용
- 기존의 태양전지 대비 상대효율 5.3%
(출처 : 보고서 요약서 3P)

Abstract ▼

Purpose:
Current research has demonstrated that wavelength converting semiconductor nano-crystals and/or phosphors are promising candidates that can be used to enhance the conversion efficiency of solar cells. The aim of this project is to study the synthesis and characterization of luminescent n

Purpose:
Current research has demonstrated that wavelength converting semiconductor nano-crystals and/or phosphors are promising candidates that can be used to enhance the conversion efficiency of solar cells. The aim of this project is to study the synthesis and characterization of luminescent nano-materials (nano-phosphors) and their formulation as inorganic sol, and formation of thin film on Si or GaAs solar cells.

Contents:
○ In this project, we aim to develop the 3rd generation solar cell. The core technology for the 3rd generation solar cell includes light conversion materials and their application to solar cell. We would like to achieve an efficient 3rd generation solar cell through international collaboration with South Africa.
○ The institute that we are collaborating is Department of Physics, University of the Free State (UFS). The team led by Prof. Ntwaeaborwa has a long-run knowhow and laboratory facilities regarding luminescent materials and their spectroscopic characterization. Prof. Ntwaeaborwa is an expert in nano-phosphors and has published several tens of SCI publications regarding the topic. He is well renounced in the photo-physics community and members of world class society. The phosphors that his team developed contains precious metal, like gold, and rare-earth metals, like yttrium, europium, and terbium which they can take an advantage from its location at South Africa, the country that those metals are relatively abundant. However in oder to make those materials made with precious or rare earth metals more valuable, their applications to high technology is strongly needed.
○ On the other hand, KIST nanomaterials team equipped the infrastructure for the cutting edge nano-technology. KIST team also has worked on light conversion technology for the 3rd generation solar cell for several years. When highly efficient nanophosphors are developed by South African counterpart, KIST team can successfully have the materials applied to the 3rd generation solar cell.
○ The team of UFS and that of KIST first met in 2006 for international network and since then they have been collaborating for nanomaterials and analysis. Through this joint project both team can facilitate collaboration further more and produce world-class research results.

Expected Contribution:
○ Through this collaboration project, KIST team can preserve a route to utilize precious and rare earth metals that are relarively abundant in South Africa. On the other hand, UFS team can have a benefit from utilizing cutting-edge nanotechnology that is available in South Africa.
○ In addition, KIST can provide internship position to students and postdocs of UFS so that contribute to training of young scientists.
○ Furthermore, through this collaboration, we can make a friendly relationship with South Africa in the field of nanotechnology which will play an important role in the world class competition.
(출처 : SUMMARY 5P)

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 제출문 ... 2
• 보고서 요약서 ... 3
• 요약문 ... 4
• SUMMARY ... 5
• CONTENTS ... 6
• 목차 ... 7
• 제1장. 연구개발과제의 개요 ... 8
• 제1절. 연구개발 목적 ... 8
• 제2절. 연구개발의 필요성 ... 8
• 제3절. 연구개발 범위 ... 8
• 제2장. 국내외 기술 개발 현황 ... 9
• 제1절. 국외 기술 개발 현황 ... 9
• 제2절. 국내 기술 개발 현황 ... 9
• 제3장. 연구 수행 내용 및 성과 ... 10
• 제1절. 나노발광체 개발 ... 10
• 제2절. 란탄계 금속 도핑에 의한 색 구현 ... 16
• 제3절. 나노발광체 분산 및 무기졸 제작 ... 17
• 제4절. 파장변환 박막제작 ... 19
• 제5절. 태양전지 적용 ... 22
• 제4장. 목표 달성도 및 관련 분야 기여도 ... 26
• 제1절. 목표 달성도 ... 26
• 제2절. 관련 분야 기여도 ... 27
• 제5장. 연구개발성과의 활용계획 ... 28
• 제1절 연구개발결과의 타 연구에의 응용 ... 28
• 제2절 기업화 추진 방안 ... 28
• 제6장. 연구 과정에서 수집한 해외 과학기술 정보 ... 29
• 제1절. 남아공의 University of the Free State대학, 물리학과 ... 29
• 제2절. 남아공의 Central University of Technology, Free State ... 29
• 제7장. 연구개발성과의 보안등급 ... 31
• 제8장. 국가과학기술종합정보시스템에 등록한 연구시설·장비 현황 ... 32
• 제9장. 연구개발과제 수행에 따른 연구실 등의 안전 조치 이행실적 ... 33
• 제10장. 연구개발과제의 대표적 연구 실적 ... 34
• 제11장. 기타 사항 ... 35
• 제12장. 참고 문헌 ... 38
• 끝페이지 ... 39