압전효과 장착···밤에도 태양전지로 전기 생산 

태양전지가 밤에도 전기를 생산할 수 있게 됐다.

KIST(한국과학기술연구원·원장 이병권)는 송진동 광전소재연구단 박사 연구팀과 조만호 연세대 물리학과 교수 연구팀이 공동으로 차세대 반도체 물질(InGaAs)을 이용한 저차원 나노구조를 개발하고 태양전지 효과와 압전 효과를 동시에 거두는 에너지 수확 장치를 개발했다고 3일 밝혔다.

그동안 에너지 수확 기술은 압전 특성과 광전자 효율 특성이 분리돼 각각의 특성을 향상시키는 방향으로 개발돼 왔다.

예로 기존 태양전지용 물질인 실리콘 기반 반도체 물질이나 삼오(III-V)족 화합물 반도체 물질(InP, GsAs, InGaAs)은 태양광의 흡수에 적절한 원자구조를 가지고 있다. 하지만 물리적 진동에 의한 전기생산은 불가능하다.

또 기존 압전체인 티탄산 지르콘산 연(PZT)은 바람, 인간의 움직임, 심장박동 등 주변의 물리적 진동을 전기로 바꾸는 기능을 향상시키는 방향으로 각기 다른 분야처럼 연구가 진행돼 왔다.

연구팀은 나노선 기반 고효율 태양전지 연구 과정에서 화합물 반도체(InGaAs) 일부분의 원자 구조 배열이 압전 효과를 발생시킬 수 있는 구조임을 발견, 나노선 내 원자 격자 구조를 모두 압전 효과 구조로 변경하는 연구를 수행했다.

연구팀은 화합물 반도체(InGaAs)의 나노선 형성 중 성장 과정의 매개 변수를 재설계해 3차원에서 구현하기 어려운 결정구조를 만들고, 새로운 구조의 나노선(Wurtzite-InGaAs)이 외부 압력에 의해 기울어졌을 때 압전 전류가 흐르는 것을 확인했다. 

기존의 광흡수는 물론이고 인간의 움직임이나 바람에 의한 물리적 진동을 동시에 흡수할 수 있다. 이번 기술은 향후 스마트 센서의 전력공급에 활용 가능하다. 또 빛과 소리를 동시에 기록하는 새로운 입력 소자로도 활용 가능할 전망이다.

송진동 박사는 "이번 연구결과를 바탕으로 차세대 스마트 센서의 전력공급원으로의 활용을 기대한다"라며 "외투 같은 웨어러블 장비에 응용된다면 사람 주변에 장착된 센서를 작동시키는 전원 역할을 할 것"이라고 말했다.

한편, 이번 연구결과는 'Nano Energy'(IF : 13.12, JCR 분야 상위 4.4%) 최신호에 게재됐다. 

출처: http://hellodd.com/?md=news&mt=view&pid=65987