유우종 성균관대 전자전기공학부 나노구조물리연구단 교수는 캘리포니아 주립대와 공동연구에서 그래핀과 황화몰리브데넘을 순차적으로 쌓는 방식으로 태양전지를 제작할 수 있다는 것을 세계 최초로 보여주었다. 이렇게 제작된 태양전지는 그래핀만 사용한 기존의 태양전지에 비해 50배 이상의 양자효율을 보였다.
연필심으로 사용되는 흑연의 표면층을 원자 두께로 한 층만 살짝 떼어낸 그래핀은 구리보다 높은 전기전도도와 다이아몬드보다 높은 강도를 갖고 있는 신소재다. 또한 최근 발견된 황화몰리브데넘의 두께는 그래핀과 비슷한 원자 크기이며, 너비는 수 미터에 이르는 종이와 같은 평면구조를 가져 두 물질이 서로 찰떡궁합의 관계를 보여준다. 황화몰리브데넘은 반도체 특성이 있기 때문에 금속도체 특성이 있는 그래핀의 응용에 걸림돌이 되어 온 컴퓨터나 스마트폰의 메모리칩이나 태양전지에 적용할 수 있을 것으로 기대된다.
유 교수는 “선행연구에서 종이와 같은 평면형 나노물질인 그래핀과 황화몰리브데넘을 순차적으로 쌓는 방식의 반도체 소자의 제작을 보여줬는데, 이번 연구는 같은 방식을 이용하여 고성능 태양전지를 제작할 수 있다는 것을 입증한 것이다. 이 제작방법은 매우 간단하고 다양한 전자소자에 쉽게 적용할 수 있다" 고 밝혔다.
이번 연구결과는 저명한 국제저널인 ‘네이쳐 나노테크놀로지’에 10월 27일자에 게재됐다. 논문제목은 ‘Highly efficient gate-tunable photocurrent generation in vertical heterostructures of layered materials’ (판형 물질의 이종접합구조에서의 높은 효율의 전계 증폭이 가능한 광전기 발전).
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