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스프레이형 태양전지 기술개발

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글쓴이 최고관리자 등록일 14-12-24 13:43
조회 447
    가까운 미래에, 태블릿에 전원을 공급하는 것은 랩으로 그것을 싸는 것처럼 단순한 일이 될 것이다. 

    이것이 일란 크레이머(Illan Kramer) 박사의 희망이다. 토론토 대학교의 크레이머(Kramer) 박사와 동료는 교질 양자점(CQDs, colloidal quantum dots)이라고 알려진 극소한 광민감성 물질을 사용하여 태양전지를 플렉시블한 표면에 스프레이하는 새로운 방법을 발명했는데, 이것은 스프레이형 태양전지를 쉽고 저렴하게 제작하는 데 있어서 중요한 단계이다.

    "나의 꿈은, 어느 날 고스트버스터 백팩을 짊어진 2명의 기술자가 당신의 집에 와서 지붕에 스프레이를 뿌리는 것이다."라고 토론토 대학교 에드워드 에스. 로저스(The Edward S. Rogers Sr.) 전기컴퓨터공학과의 테드 사르젠트(Ted Sargent) 그룹의 박사후 펠로우 연구원이자 캐나다 아이비엠(IBM) 연구개발센터에서 근무하는 크레이머(Kramer) 박사는 말했다. 

    플렉시블한 필름에 프린팅되는 태양-민감성 교질 양자점(CQDs)은 테라스에 두는 가구에서부터 비행기 날개까지 모든 종류의 기묘한 형태의 표면 코팅에 사용될 수 있다. 교질 양자점(CQD)으로 코팅된 필름으로 래핑된 당신의 자동차 지붕 크기 면적이 어떻든, 3개의 100와트 전구나 24개의 콤팩트한 형광등에 전력을 공급하기에 충분한 에너지를 생산할 수 있다. 

    그는 그가 개발한 시스템을 원자층 증착(atomic layer deposition)의 줄임말인 [ALD]라고 불리는 제작 프로세스상에서 작동되는 스프레이엘디(sprayLD)라고 부르는데, 이 내부에서 물질은 한 번에 원자 두께의 표면에 증착된다. 

    지금까지, 광민감성 교질 양자점(CQDs)을 표면에 통합시키는 것은 화학적 코팅을 위해 비효율적이고 느리며 값비싼 조립라인 방식인 일괄 처리방식(batch processing)을 통해서만이 가능했다. 스프레이엘디(sprayLD) 시스템은 잉크를 종이 롤에 바로 적용시켜 신문을 프린팅하는 것처럼 필름이나 플라스틱과 같은 플렉시블한 표면에 교질 양자점(CQDs)을 포함한 액체를 직접 분사한다. 이러한 롤-투-롤 코팅방식은 태양전지를 기존의 제조 프로세스에 더 간단하게 통합될 수 있게 한다. [Advanced Materials] 저널과 [Applied Physics Letters] 저널에 발표된 2개의 최근 논문에서, 크레이머(Kramer) 박사는 스프레이엘디(sprayLD) 시스템 방식이 태양전지 효율성에 중요한 손실을 주지 않고 플렉시블한 물질에 사용될 수 있음을 보여주었다. 

    크레이머(Kramer) 박사는 현재 시중에서 이용할 수 있는 부품을 사용하여 스프레이엘디(sprayLD) 장치를 제작했다. 그는 매우 미세한 연무로 강철을 냉각시키는 데 사용되는 스프레이 노즐과 미술 가게에서 일반적으로 사용되는 에어 브러시를 사용했다. 

    "이것은 고물창고 대전쟁(Junkyard Wars)과 같은 프로그램 형식으로 제작할 수 있는 그런 것이다. 이것은 기본적으로 우리가 어떻게 하는가에 달린 것이다. 우리는 이것을 일괄처리 방식에서 롤-투-롤 방식으로 변경하는 비타협적인 솔루션으로 생각하고 있다."라고 크레이머(Kramer) 박사는 말했다. 

    "양자점 태양열 기술이 성능 면에서 급속도로 발전함에 따라, 그것들의 규모를 얼마나 크게 하고 이러한 새로운 종류의 태양열 기술을 얼마나 제작효율이 높게 할 것인가가 중요하다. 우리는 이 매력적인 제작효율이 높은 스프레이-코팅 프로세스가 관리와 순도의 개선을 보여주는 우수한 성능의 장치를 만들 수 있다는 사실에 가슴이 설렌다."라고 토론토 대학교 응용과학 및 공학부 연구 부총장이자 크레이머(Kramer) 박사의 지도교수인 테드 사르젠트(Ted Sargent) 교수는 말했다. 

    [ACS Nano] 저널에 실린 그의 세 번째 논문에서, 크레이머(Kramer) 박사와 그의 동료는 분사된 교질 양자점(CQDs)이 잘 작동되고 또한 일부 경우에서는 일괄처리 방식보다 성능이 우수한 이유와 방식을 모델링하기 위해 아이비엠(IBM)사의 블루제니큐(BlueGeneQ) 슈퍼컴퓨터를 사용했다. 이 연구작업은 캐나다 아이비엠(IBM) 연구개발센터와 킹 압둘라 과학기술대학교의 지원을 받았다. 

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