태양전지 개발 지표가 될 광전류 발생 위치 규명
태양전지 개발 지표가 될 광전류 발생 위치 규명
  • 함예솔
  • 승인 2020.11.09 17:15
  • 조회수 369
  • 댓글 0
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DGIST 에너지공학전공 이종수 교수 연구팀은 빛을 전류나 전압으로 변환하는 포토트랜지스터에서의 새로운 이종 접합 구조를 개발하고, 이를 이용해 광(光)전류 생성 위치와 노이즈 전류 생성의 원인을 규명했니다. 이번 연구는 향후 태양전지 및 다양한 광전류 생성 소재 및 소자 연구에 중요한 지표를 제공할 것으로 기대됩니다. 해당 연구는 <Advanced Science>에 게재됐습니다. 

태양전지! 출처:fotolia<br>
태양전지! 출처: fotolia

광전류 생성되는 정확한 위치는?!

 

이차원 물질은 물질을 구성하는 원자들이 마치 종이처럼 얇게 하나의 층으로만 구성돼 있는 물질을 뜻합니다. 그 중에서도 '전이금속 디칼코게나이드(TMDC)'는 우수한 물리적 성질과 전기적 특성을 지닌 차세대 반도체 물질로, 포토트랜지스터 제작 응용과 관련해 많은 관심을 받고 있습니다. 하지만 광전류 생성 원리 및 전하 균형 최적화 등 다양한 조건을 만족해야 합니다.

연구팀이 구현한 소자 회로도 및 레이저에 의한 광전류 매핑. 출처: DGIST
연구팀이 구현한 소자 회로도 및 레이저에 의한 광전류 매핑. 출처: DGIST

이에 이 교수 연구팀은 광전류 생성에 충분한 에너지 확보를 위해 서로 다른 세 종류의 TDMC를 붙여 새로운 구조의 포토트랜지스터를 개발했습니다. 개발된 포토트랜지스터는 양극의 텅스텐 디셀레나이드(p‐WSe2), 음극의 이황화텅스텐(n‐WS2)과, 이황화몰리브덴(n‐MoS2) 세 종류의 TDMC를 접합된 이종접합 포토트랜지스터로, 이 교수 연구팀은 개발한 포토트랜지스터를 이용해 광전류가 생성되는 정확한 위치 분석과 전류량 측정 연구를 진행하는 데 성공했습니다.

게이트 바이어스에 따른 전하 균형영역에 따른 노이즈 특성 평가. 출처: DGIST
게이트 바이어스에 따른 전하 균형영역에 따른 노이즈 특성 평가. 출처: DGIST

이 교수 연구팀은 실시간 광전류 매핑시스템을 자체 개발해 광전류 생성의 정확한 위치를 정확하게 분석할 수 있도록 했습니다. 또한, 전자와 정공 사이의 전하 균형에 따라 플리커 노이즈와 샷 노이즈의 원인 분석 연구도 함께 진행했는데, 이는 연구가 부진했던 노이즈 측정법 연구를 통해 새로운 측정방식을 제안해 그 의미가 깊다고 할 수 있습니다.

 

이처럼 이번 연구는 향후 2차원 소재 및 하이브리드 소재를 이용한 태양전지, 광센서, 전계발광소자 개발에 필요한 광전류 생성 원리와 위치 등을 정확히 규명·추적했다는데 그 의미가 깊습니다. 이를 통해 향후 고효율 광전소자 개발에 중요한 지표를 제공할 것으로 기대됩니다.

DGIST 에너지공학전공 이종수 교수(우), 정민혜 석박통합과정생(좌). 출처: DGIST
DGIST 에너지공학전공 이종수 교수(우), 정민혜 석박통합과정생(좌). 출처: DGIST

DGIST 에너지공학전공 이종수 교수는 "이차원 TMDC 소재의 우수성을 잘 활용하면 새로운 물성 확보 및 소자특성을 개선한 전자 및 광전소자 개발이 가능할 것이라는 생각에 연구를 시작하게 됐다"며 "아직은 실용화를 위해 다양한 연구가 추가적으로 필요한 상황이라 계속해서 연구에 집중해나갈 예정"이라고 말했습니다.


##참고자료##

 


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