얼마 전, 태양에서 강력한 플래어 현상이 관측되었다. 하지만, 그런 강력한 에너지 방출이 아니더라도 태양은 늘 막대한 에너지를 쏟아내고 있다. 그렇지만 우리가 태양전지로 이용할 수 있는 에너지 효율은 연구단계에서는 30% 정도, 상용화 되어있는 것은 20%정도다. 이번 Physical Review Letter (PRL)에 실린 논문에 나오는 새로운 반도체가 그 양상을 바꿀 전망이다. 이 반도체는 효율이 50% 에 이르는 태양전지의 기반기술로 이용될 계획이다.

일반적인 광전소자는 태양광의 광전효과 ( 주 : 어떤 에너지 이상의 광자가 금속의 표면에 닿으면 전자를 내는 효과)를 이용해 빛을 전기로 바꾼다. 이 때 빛은 밴드갭이라고 불리는 특정 에너지보다 높아야 하는데, 그보다 낮은 에너지는 흡수되지 않는다. 또 밴드갭보다 높은 에너지를 가지는 경우에도 일정량이 손실된다. 이 문제를 해결하기 위해서 로렌스 버클리 국립연구소의 Kin Yu 박사팀은 아연(Zn), 망간(Mn), 텔루륨(Te)의 합금으로 이루어진 반도체의 특성을 연구했다.

연구진은 이 결정에 산소를 첨가해서 일반 반도체에서는 하나뿐인 밴드갭을 세 개의 밴드갭으로 만들었다. 세 개의 밴드갭을 가질 경우 태양 스펙트럼의 보다많은 영역을 흡수할 수 있게된다. 그들은 논문에서 "이 합금은 고효율 광전소자에 사용될 다중 밴드갭 반도체의 훌륭한 후보 물질이다"라고 밝혔다. 그들은 합금 원소의 비율을 바꾸거나 망간 대신 마그네슘을 넣는 등의 방법으로 효율을 56% 까지 증가시키기 위해 그 이론을 연구중이다.

< 출처 : Scientific American >

< 관련논문 >
W. Walukiewicz et al., Phys. Rev. Lett. 85, p.1522
http://link.aps.org/abstract/PRL/v85/p1552