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차량 통신 시스템: 기술, 응용 및 지능형 교통시스템의 전망
최근 교통시스템의 패러다임이 지능형 교통시스템으로 변화하고 있으며, 이에 따라 차량에 다양한 종류의 컴퓨팅, 통신, 센서 장치들이 탑재되어 운전자의 안전과 편의를 돕기 위한 기술의 연구가 활발히 이루어지고 있다. 본 분석물에서는 차량 통신 시스템과 관련 프로젝트들을 통해 데이터링크 계층, 네트워크 계층, 응용 계층 별 최신 기술 및 연구 동향에 대하여 살펴보도록 한다.
자료제공: KOSEN(한민족과학기술자 네트워크)
www.kosen21.org
글: 김태홍(한국과학기술원 박사과정)
서론
과거 수 십 여 년간 차량의 급증으로 인하여 교통 혼잡, 인명 재해와 같은 문제들이 사회적 문제로 떠오르게 되었으며, 이를 해결하기 위하여 다양한 방법들이 시도되어 왔다. 예를 들면, 라디오 방송, 도로 곳곳의 표지판, 전광판을 통해 교통 정보, 도로 상황, 위험 상황을 알리고 있으며, 전자식 톨게이트 시스템을 설치하여 차량 정체를 줄이고자 하였다.
한편, 차량 자체 시스템에서도 운전자의 안전과 편의를 돕기 위한 다양한 기술들이 개발되어 왔다. 차량에 탑재된 제어/정보 시스템에서는 운전자의 운전 습관을 파악하여 평상시의 운전 상황을 유지하도록 하였으며, 네비게이션 시스템, 전면/후면 레이더, 카메라 등을 통하여 도로 및 차량의 위치 및 차량 주변의 환경을 실시간으로 모니터링할 수 있게 되었다.
특히, 지능형 교통 시스템(ITS: Intelligent Transpor tation Systems)에서 최근 떠오르고 있는 기술은 무선 통신 시스템 및 원격 센싱 기술로써, 근래에는 다양하고 복잡한 컴퓨팅 시스템 및 센서들이 차량에 장착되어 자신의 정보를 수집함은 물론 무선 통신 시스템을 통하여 근접 차량 간에 실시간으로 정보를 교환할 수 있게 되었다.
즉, 기존의 레이더 등의 장치는 시야 내의 장치와만 통신 가능하다는 제약(Line-of-sight)를 가진 반면, 라디오 기반의 무선 통신 기술의 경우 장애물 반대편의 차량 및 인프라와도 통신이 가능하게 되어 이를 통해 차량 주변에 존재하는 시공간적인 위험 상황들에 대한 정보를 얻을 수 있게 된다. 이에 따라 차량 통신(VC: Vehicular Communications) 기술에 대한 연구가 활발히 이루어지고 있으며, 운전자의 편의 및 효율을 높이고 안 전 운전을 돕기 위한 필수적인 기술로 인식되고 있다.
본 분석물에서는 최근 몇 년간 수행되어 온 차량 통신 시스템의 연구 및 프로젝트를 바탕으로 최신 연구 동향 및 기술들에 대하여 살펴보도록 한다.
개요
차량 통신 시스템에서 차량은 컴퓨팅(computing), 통신(communication), 센싱 능력 (sensing capability)과 사용자 인터페이스(user interface)를 갖추고 있으며, 이들 장치를 통해 차량 안전 및 효율을 높일 뿐만 아니라 운전자와 보행자에게 신규서비스를 제공할 수 있게 된다. 특히, 차량 통신 시스템은 무선 통신망, 이동 통신망 등의 기존 인프라 네트워크와 연결되어 인터넷 망의 다양한 정보를 차량에게 전달해 줄 수 있다.
차량 통신 시스템은 크게 차량 대 차량 통신(V2V: Vehicle-to-vehicle), 차량 대 인프라 통신(V2I: Vehicle-to-infrastructure)으로 분류할 수 있으며, 인프라 통신이란 도로
차량 통신 시스템을 이용할 경우, 운전자는 시간에 따라 변하는 도로 방향 변화, 응급 정지, 차량 접근에 따른 위험 상황 등의 정보를 실시간으로 보고받게 된다.
또한, 도로 노변 장치로부터 차량 혼잡 상황 및 위험 상황을 보고 받을 수 있다.
차량 통신 시스템은 최근 몇 년간 여러 종류의 표준화 및 프로젝트를 통해 연구, 개발되고 있으며, 프로젝트 별 목표 및 개발 주최, 개발 기간, 특징들을 정리하였다.
다양한 종류의 프로젝트를 동시에 수행하기 위해서는 하나의 참조 모델(Reference model)이 필요했으며, 이를 위해 유럽의 ETSI(European Telecommuni-cations Standards Institute) TC ITS와 ISO(Internatio nal Organization for Stands) TC204 WG16(ITS Communications)와 공동으로 COMeSafety라는 참조 모델을 표준화하고 유럽 연합(EU: European Union)에서 수행되는 프로젝트는 이를 따르도록 권장하고 있다.
통신 참조 모델에서는 무선 통신을 위한 물리적 무선 통신 및 데이터링크 계층과 원거리의 차량 및 노변 장치와의 통신을 위한 네트워킹 계층, 시간 및 공간에 따라 데이터를 교환하기 위한 세션을 관리하는 설비(Facilities) 계층, 응용 계층을 정의한다.
차량탑재장치
차량통신 시스템에서 차량탑재장치(On-board equipment)란 차량 내에 장착된 컴퓨팅, 통신, 센싱 장치, 사용자 인터페이스를 통틀어 말한다. 차량 통신 컴퓨팅 플랫폼(VC computing platform)은 차량 통신의 기능을 수행하기 위한 프로세서를 의미한다. 기존의 차량에는 차량 통신 컴퓨팅을 위한 프로세서 외에도, 연료 누출, 브레이킹, 배터리 충전 등 여러 기능을 위해 다양한 프로세서들이 사용되어 왔다. 차량 통신 컴퓨팅 플랫폼의 프로세서는 이들과는 독립적으로 차량 대 차량 통신, 차량 대 인프라 통신에서 사용되는 데이터를 처리하고 통신 프로토콜 및 응용 서비스를 지원하기 위해 사용되는 프로세서라고 할 수 있다.
CVIS 프로젝트에서 개발된 차량탑재장치 구성도로서, 모바일 라우터 및 모바일 호스트 각각에 차량용 PC가 장착된다. 모바일 라우터는 차량 통신에 필요한 모든 네트워킹 기능을 수행하며 차량용 프로세서와 센서 등을 장착하고 있으며, 모바일 호스트에서는 응용 프로그램 및 사용자 인터페이스에 관한 계산을 수행한다. 이처럼 두 개의 차량용 PC를 동시에 사용하는 사례는 COM2 REACT 등의 다른 프로젝트에서도 나타나고 있다.
센싱 장치 역시 차량탑재장치의 일부분으로, CAN 게이트웨이는 차량에 탑재된 여러 센서들 (속도, 방향, 에어백 상태, 전/후면 카메라, 주차용 레이더 등)로부터 데이터를 수신한다. 또한, GPS 시스템과 같은 네비게이션 시스템이 장착되어 실시간으로 시간과 차량의 위치정보를 제공하게 된다.
일반적으로 GPS 수신장치의 정확도는 신호 처리 능력에 따라 달라질 수 있으며, 소형의 수신 장치의 경우 10-15ns의 시각동기 오차와 6-30m의 위치 인식 에러를 갖는다.
CVIS 프로젝트에서는 모바일 라우터에 센서 카드가 장착되어 있고, 이 센서 카드에서는 GPS 정보 및 가속도, 각속도 센서 등의 정보를 CAN 버스를 통해 실시간으로 제공한다. 이와 같은 센싱 장치 구성은 SAFEPROBE 프로젝트에서도 유사한 방식으로 적용되었다.
통신 장치는 전송 속도 및 거리 및 통신 송신 파워 등으로 특징지을 수 있으며, 일반적으로 V2V 및 V2I 통신에 사용되는 단거리용 통신 장치와 V2I 통신에 사용되는 장거리용 통신 장치로 분류할 수 있다.
단거리 통신 장치의 대표적인 예로는 Wi-Fi 기술을 들 수 있으며, 장거리 통신 장치로는 이동통신망(Cellular Network)의 GSM(Global System for Mobile Communications)/UMTS(Universal Mobile Telec ommunications Systems)을 예로 들 수 있다.
CVIS 프로젝트에서는 IEEE 802.11p WAVE가 단거리용 통신 장치로, GSM/UMTS 송수신기를 장거리용 통신 장치로 장착하고 있다. 이와 유사하게 SAFESPOT 프로젝트에서는 IEEE 802.11p 및 이동통신용 송수신기/적외선통신 모듈을 갖추고 있으며, COM2REACT에서는 IEEE 802.11b 모듈을 장착하였다.
무선 통신 데이터 링크 계층
데이터 전송 지연시간(Medium access control latency)는 구현 방식에 따라 달라질 수 있으므로 정리되지는 않았으나, WiFi 및 이동통신 시스템에서 일반적인 절차를 따를 경우 모바일 노드의 합류(Association) 과정에 수 초 가량의 지연시간이 필요하다. 다행히 WiFi 및 이동통신 시스템에서는 고속 핸드오버(Fast association) 방식을 지원하여 데이터 전송 지연 시간을 수 밀리 초(msec) 단위까지 낮출 수 있다. 서는 위험 상황을 실시간으로 전달하기 위해 낮은 통신 지연시간은 매우 중요한 요소이기 때문에, 차량 통신 시스템에서는 고속 핸드오버 기술이 필수적으로 사용된다.
차량 통신 시스템에서 주목할 만한 무선 통신 기술은 IEEE 802.11 및 IEEE 802.11p로써, 특히 IEEE 802.11p 프로토콜은 차량 통신 환경(WAVE: Wireless Access in Vehicular Environment)에서 V2V 및 V2I 통신을 지원하기 위하여 IEEE 802.11 표준을 개정한 기술이다. 또한, IEEE 1609.4 프로토콜은 IEEE 802.11 및 IEEE 802.11p 데이터링크 계층 상위에서 동작하며, 멀티채널 접근 방식을 정의한다.
무선 통신 네트워크 프로토콜
비콘(Beacon) 메시지 전송은 차량 통신 시스템에서 필수적인 기능으로, 각 이동 차량은 자신의 아이디(ID) 및 위치, 방향, 상태 정보 등을 비콘에 담아 주기적으로 전송한다. IEEE 802.11p WAVE 표준에서 비콘 메시지는 1-홉 내의 이웃 노드들에게 브로드캐스트되어 전송되는데, 이 때 차량 통신 시스템에서는 비콘 메시지의 수신율이 중요하다고 할 수 있다. 가령, 같은 통신 범위 안에 100대의 차량이 존재하고 각 차량에서 1번씩의 비콘 메시지를 브로드캐스트 할 경우에는 약 60퍼센트의 비콘 메시지만이 수신될 수 있게 된다. 그러나 각 차량이 약 10msec 주기로 같은 메시지를 1초간 전송하였을 경우 몇 번의 수신 실패 이후에라도 한 번 이상 비콘을 수신할 수 있게 된다.
플러딩(Flooding)은 무선 멀티 홉 환경에서 비콘 메시지를 원격의 노드에게 전달할 수 있는 방법으로, 일반적으로 비콘 메시지를 수신한 노드들은 여러 홉 바깥의 목적지 노드에게 전달하기 위해 수신한 비콘 메시지를 재전송(Rebroadcast)한다. 이 때, 비콘 메시지 안에는 최대 전달 홉 수 (TTL: Time To Live) 또는 노드의 재전송 조건이 포함되어 있어, 비콘 메시지는 일정 지역에 전달된 후에 버려지게 된다. 또한, 비콘 메시지를 재전송 하는 노드들은 수신한 메시지가 그대로 재전송되거나, 재전송하는 노드의 정보와 통합 (Aggregation)되어 재전송 될 수 있다.
지오캐스트(Geocast)는 위치 기반의 라우팅 프로토콜로써 GPS 등을 통하여 각 노드의 위치 정보를 이용하여 패킷을 전달한다. 따라서 지오캐스트를 위해서는 비콘 메시지를 통한 이웃 노드 탐색(Neighbor discovery), 각 개별 노드의 위치 정보 제공 서비스 (Location service), 목적지 노드의 위치에 따른 패킷 전달(Position-based forwarding), 변화하는 이웃 노드들의 위치 정보 유지(Maintenance of a neighborhood) 등의 기능이 필요하다.
지오캐스트의 기능 중 위치정보 서비스란 특정 차량의 위치 정보의 요청(Query)시 이를 제공하는 기능으로써, 이를 위해서는 각 차량의 위치 정보를 유지하는 시설(Facility)이 필요하다. 이는 인프라 네트워크 예를 들어, 노변 장치가 1-홉 또는 멀티 홉 거리에 있는 차량들의 위치 정보를 수집하거나, 차량 간에 단 대 단(Peer to Peer) 방식으로 교환하는 방식으로 제공될 수 있다. 일반적으로 각 차량은 위치 정보 서비스를 제공하는 노변 장치 또는 차량에게 쿼리 메시지를 보내고, 노변 장치 또는 차량이 쿼리 메시지에 대한 위치 정보를 제공하는 방식으로 구현될 수 있다. 위치 정보 메시지는 약 100bytes의 크기로, 비콘 메시지의 크기와 비슷하다.
지오캐스트의 또 다른 기능 중의 패킷 전달 기능은 소스 노드(Source node)가 특정 패킷을 특정 위치에 있는 목적지 노드에게 전달할 때 사용된다. 소스 노드로부터 데이터 패킷을 수신한 중간 노드(Relay node)는 패킷헤더의 목적지 위치를 파악한 후 목적지 노드에 근접한 이웃 노드를 다음 홉 노드(Next hop node)로 선정하여 패킷을 전달하고, 같은 방식으로 목적지 노드까지 전달될 수 있다.
차량 통신 시스템에서는 일반적으로 각 차량이 GPS를 장착하여 위치 정보를 알고 있다고 가정하고 있으며, 특히 차량 시스템의 다양한 서비스들이 위치 정보를 바탕으로 제공되고 있기 때문에, 지오캐스트는 차량 시스템에서 중요한 역할을 할 것으로 기대되고 있다. 그림 5는 유럽 연합에서 수행되고 있는 GeoNet 프로젝트에서의 네트워크 프로토콜로써 V2V 통신에 지오캐스트를 사용한다.
응용
차량 통신 시스템 응용의 대부분은 운전자의 안전을 높이고, 교통 시스템이나 혼잡상황에 대한 정보를 실시간으로 제공함으로써 운전 효율을 증진하는 것을 목표로 한다. 또한, 운전자뿐만 아니라 보행자의 안전 및 편의를 위한 서비스를 제공한다.
차량 통신 시스템 응용들을 특징 별로 나열한 것으로, 통신 방식 (Communication type), 메시지 타입(Message type), 메시지 주기(Message period), 최대 지연 시간(Critical latency), 통신 거리, 위치 정확도 등을 기준으로 정리하였다. 통신 방식이란 응용 시스템이 V2V, V2I 중 어떤 무선 통신 방식을 적용했는지를 의미하며, 메시지 타입이란 메시지가 주기적으로 전송되는지 이벤트 방식으로 전송되는지를 의미한다. 최대 지연 시간이란 응용 및 프로토콜 스택에서 메시지를 전송하고 처리하는 데 필요한 최대 지연 시간을 말한다. 차량 통신 시스템 응용 및 프로젝트에 관한 사항은 표준화 보고서 [2]에 상세히 설명되어 있다.
다음 9-12번째 응용(교차로 관리, 접근 제한 및 우회로 경고, 적응순항제어, 자동요금징수)은 운전 효율성 증진과 관련된 응용으로써, V2V 통신 및 인프라 네트워크와 연결된 노변 장치와 차량 간 통신방식인 V2I 통신 방식을 필요로 한다. 본 응용들은 운전 안전 응용들보다는 우선순위가 낮으며, 비콘 메시지 전송 주기 및 최대 지연 시간도 상대적으로 높다고 할 수 있다. 특이한 사항은 운전 안전 응용에서는 브로드캐스트 통신을 사용한다는 점과는 달리 운전 효율성 응용에서는 유니캐스트를 사용한다는 점이다. 또한, 본 응용들에서는 이동통신망이 사용되기도 한다.
마지막 13-16번의 네 개 응용(원격 진단 및 수리, 미디어 다운로드, 지도 다운로드, 친환경 운전보조)은 사용자 서비스 관련 응용으로써, V2V 통신 보다는 인프라 네트워크에 기반한 V2I 통신을 사용한다. 또한, 인프라 네트워크에서 각 차량에 접근하기 위해 차량들은 IP 주소 등으로 구별될 수 있어야 한다.
향후 전망
차량 시스템의 구성 요소에서부터 데이터링크 계층, 네트워크 프로토콜 계층, 응용 계층에 이르기까지 차량 시스템 전반에 관하여 다루었으며, 이들 요소들은 향후 차량 시스템의 구성에 있어서 없어서는 안 될 기능들이라 할 수 있다. 따라서 표 1에서 살펴본 많은 프로젝트들이 실생활에 적용되기 위해서는 데이터 링크 계층, 네트워크 계층, 응용 등 모든 요소들이 융합된 상태에서 엄격한 기준으로 장기간에 걸쳐 시험/ 검증 받아야만 한다. 또한, 이러한 기술적인 기능들이 검증되었다 할지라도, '해당 시스템의 설치비용이 얼마나 필요하고, 이를 통해 창출할 수 있는 서비스 효과는 얼마나 되는지', '여러 다양한 도로에 설치될 때 법적인 규제사항은 없는지' 등 재정, 법적, 관리 측면에서 다양한 논의와 연구가 필요하다.
결론
최근 떠오르고 있는 지능형 교통 시스템 (ITS)과 관련, 전 세계 곳곳에서 이루어지고 있는 표준화/프로젝트 등의 연구활동 동향, 교통 시스템을 구성하는 하드웨어/소프트웨어 요소들, 응용까지 교통시스템 전반에 관하여 알기 쉽게 소개하였다. 특히, 흔히 운전 안전, 운전 효율로만 생각하던 교통 시스템 응용에 대해서 보다 상세히 파악할 수 있는 기회를 제공할 수 있을 것으로 생각한다.
참고문헌
[1] Papadimitratos, P. La Fortelle, A. Even-ssen, K. Brignolo, R. Cosenza, S. , "Vehicular communication systems: enabling technologies, applications, and future outlook on intelligent transportation," IEEE Communications Magazine, Vol. 47, Issue: 11, Nov., 2009.
[2] ETSI TR 102 638, "Intelligent Transport Systems (ITS), Vehicular Communications (VC), Basic Set of Applications, Definitions," v. 1.1, June 2009.
나노입자 기반 태양전지: 재료, 소자, 경제적 측면
본 자료에서는 화석연료 및 원자력 발전 등 기존의 에너지원에 비하여 경제성 측면에서 개선의 여지가 많은 태양전지의 당면 문제를 극복할 수 있는 대안으로서 나노입자 기반 태양전지의 가능성 및 전망을 전반적으로 정리하였다. 나노입자는 기판 위에 저렴한 제조비용으로 태양전지의 광흡수층을 형성할 수 있으며, 진공 증착 등의 공정에 비해 제조원가가 매우 저렴하다. 특히 몇몇 반도체 나노입자들은 100 이상의 양자효율을 나타내면서 전자-정공 쌍을 형성시키는 다중 엑시톤 형성(Multi Exciton Generation, MEG)을 통해 이론적으로 태양전지의 효율을 Shockley-Queisser 한계인 33.7 이상으로 올릴 수 있어 PbSe, PbS 등 좁은 밴드갭을 가지는 반도체 나노입자들이 적합한 것으로 알려져 많은 연구가 진행되고 있다. 본 자료는 주로 나노입자 기반 태양전지의 물리 및 화학적 작용 기구와 소자개발에 대해 기술하고 있으며, 특히 차세대 태양전지의 광흡수층으로 반도체 나노입자를 사용하는 태양전지 소자 개발 현황 및 향후 전망을 제시하고 있어 관련 분야 연구자들에게 좋은 리뷰가 될 것으로 생각한다.
자료제공: KOSEN(한민족과학기술자 네트워크)
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김영국 (재료연구소)
개요
태양전지의 경제성
현재 태양전지는 화석연료나 원자력 발전에 의한 전력생산에 비해 월등히 높은 생산가격으로 경제성이 낮아 정부보조금 없이는 보급 및 실용화가 어려운 실정이다.
결정질 규소를 기반으로 하는 1세대 태양전지는 세계 시장의 85를 차지하고 있으며, 2세대 태양전지는 비정질 규소, CdTe, Cu(In,Ga)Se2 등 박막형의 광흡수층을 사용하거나 전도성고분자, 저분자 유기물, 염료감응 산화물 나노입자, 반도체 나노입자 잉크 등 용액기반의 성막공정을 사용하여 하여 생산단가를 줄일 수는 있으나 그 결과 모듈의 효율이 낮다. 3세대 태양전지는 이론적으로 에너지 변환효율을 단일접합 결정질 규소 태양전지의 최고기록 이상으로 높일 수 있는 새로운 접근 방법을 통칭하고 있다.
1세대 태양전지는 현재 전세계 시장의 85를 차지하고 있으며, 판매가격은 $3.8/Wp이나 현재 생산비용이 점점 낮아지고 있다. 효율 역시 생산기술의 발달과 설계의 개선을 통해 향상되고 있어 머지않아 $2/Wp에 도달할 것으로 예측되고 있다. 따라서 2세대 및 3세대 태양전지의 시장진입을 위해서는 적어도 $2/Wp 이하가 요구된다. 현재 CdTe 기반의 2세대 태양전지는 10의 모듈 효율에서 $0.98/Wp의 값을 달성하고 있다(First Solar사). 1세대 및 2세대 태양전지의 최대 효율은 25 정도로 보고 있으며 이 이상을 달성하기 위해서는 새로운 광 물리학에 기반한 태양전지가 개발되어야 한다.
일반적으로 단일접합 태양전지에서 이론적인 최대 변환효율은 Shockley-Queisser(SQ) limit로 일컬어지는 33.7이며, 1.0~1.6eV의 band gap을 갖는 물질의 경우 최대 30 이상의 변환효율을 나타낼 수 있다. 여기된 전자가 냉각될 때 열로 발산되는 에너지를 잡아내는 소자의 경우 SQ limit를 초과하는 광변환 효율이 가능하다. 이러한 에너지를 이용할 수 있는 한 가지 가능한 방안은 100 이상의 내부 양자효율을 가지는 광흡수층을 사용하는 것이다.
입사되는 빛의 에너지가 band gap의 n배에 해당되는 경우 에너지 보존 법칙에 따라 잠재적으로 n개의 여기자(exciton)를 생산할 수 있다. 이러한 다중여기자 발생(multiple exciton generation, MEG)은 II-VI족, IV-VI족, InAs, Si 등의 반도체 나노입자에서 관찰된 바 있는 일반적인 현상으로 현재 가시광선 영역에 대해서 100 이상의 양자효율을 나타내는 현상이 관측된 바 있으나, 아직 단락전류를 발생시키는 데까지는 이르지 못하였다. 이론적으로 예상되는 44의 고효율 달성을 위해서는 적합한 나노 입자를 선택하고 합성하는 공정에 대한 연구가 필요하다.
태양전지 응용을 위한 반도체 나노입자의 선택 및 합성
나노입자 합성
반도체 나노입자는 주로 유기용매 내에서 불활성 기체로 충진 되어 대기와 접촉하지 않는 조건에서 가열된 전구체 용액 내에 전구용액을 주입함으로써 성장된다. 이러한 고온주입법(hot injection)은 초기에는 메틸 카드뮴 등 유기금속화합물을 전구체로 사용하여 이루어졌으나, 최근에는 좀 더 안전하고 다루기가 쉬운 금속 산화물, 아세트산염, 올레인산염, 할로겐염이 많이 쓰이고 있다.
III-V족 나노입자는 InP를 제외하면 비교적 합성에 대한 보고가 적은 편이며, InP의 경우에 있어서도 자연발화를 일으킬 수 있는 tris(trimethylsilyl) phospite를 사용해야 하는 문제점이 있어 합성 공정에 있어 주의가 요구된다. 또한 대부분의 합성공정에 있어 온도, 용매, 계면활성제, 전구체 조성 등 여러 인자들이 미치는 영향에 대해 부분적이고 정성적인 이해가 이루어지고 있으나, 여러가지 시행착오를 통해 반도체 나노입자의 크기와 형태를 재현성 있게 제어할 수 있게 되었다. 최근에는 태양전지 응용을 위해 I-III-VI2 반도체인 CuInSe2, I-VI 반도체인 Cu2S가 합성되었으며, 규소 나노입자 역시 저온 플라즈마 공정을 통해 합성할 수는 있으나 크기 표준편차가 10~15에 달하고 있다.
합성된 나노입자는 날카로운 흡수 및 발광 peak을 통해 크기 분산도가 적은 입자의 합성을 확인할 수 있으며, 높은 양자수율(quantum yield, QY) 역시 중요하다. 발광에 있어 양자수율은 조성, 표면을 덮고 있는 유기물 또는 무기물에 따라 크게 변화한다. 유기물로 덮인 반도체 나노입자의 경우 최대 양자수율은 50에 달하며, 무기물로 표면을 형성하는 경우 100에 가까운 양자수율이 가능하다.
나노입자 선택
나노입자 배열 또는 소결된 나노입자 층은 효율적인 태양전지 소자를 개발하기 위한 재료 선택에 있어 주된 역할을 한다. 현재 간단하고 안전한 합성공정으로 제조되는 고특성 나노입자의 경우 벌크 상태에서의 band gap(eV)은 CdTe 1.5, CdSe 1.7, CdS 2.5, PbTe 0.31, PbSe 0.28, PbS 0.41, Cu2S 1.21, Si 1.12, CuInSe2 1.0, and Cu(In1-xGax)(Se1-ySy)2 1.0-2.4 이지만 나노입자 상태에서는 양자구속효과로 인해 벌크에서의 값에 비해 에너지가 커져서 그 크기에 따라 두 배 내지 세 배의 band gap이 가능하다.
최대 태양전지 효율을 위한 이상적인 에너지 값인 0.7eV의 band gap을 가지도록 조절할 수 있다. 또한 InAs(with bulk bandgap of 0.35 eV), InSb(0.23 eV), InN(0.8 eV), Ge (0.66 eV) 및 SnTe(0.18 eV) 등의 IV-VI 족 재료 역시 사용될 수 있고, MEG 태양전지 응용에 적합한 band gap보다 약간 큰 값을 가지는 규소(1.12eV)도 자원이 풍부하고 규소 기반 소자 개발을 위한 인프라가 풍족한 상황이기 때문에 주목을 받고 있다. MEG 현상을 이용하지 않는 태양전지의 경우, 바람직한 band gap은 1.0~1.6eV로서 이러한 band gap은 CdTe, Cu2S, CuInSe2, Cu(In1-xGax)(Se1-ySy)2, Si등의 나노입자에 있어 약한 양자구속효과를 나타내는 크기 영역에 해당한다.
나노입자 기반 태양전지의 물리학
나노입자의 크기가 보어반경 (Bohr exciton radius) 이하로 작아지면 전자-정공 쌍은 포텐셜 장벽 내에서의 공간적인 구속 및 형성되는 에너지 준위를 변화시킨다. 그 결과 크기에 따라 변화하여 수백 meV의 에너지 간격을 갖는 이산적인 전자구조를 일으키는 강한 전자기 상호작용으로 인해, 매우 강한 양자 구속 효과를 겪게 된다. 따라서 전하운반자 완화율 및 완화기구가 벌크 재료와 달라지며 매우 큰 표면적 대비 부피 비율로 인해 표면과 계면이 재결합 경로로서 중요해진다.
나노입자 간의 연결
나노입자의 전기 광학적 응용을 위해서는 나노입자 간 및 외부와의 연결이 필요하다. 여기에는 일반적으로 다음과 같은 몇 가지 필요조건이 있다.
i) 효과적인 광흡수가 가능한 나노입자여야 한다. ii) 전자, 정공, 여기자의 이동이 거시적인 거리에서 일어나야 한다. iii) 입자간 또는 외부와의 연결이 나노입자의 양자구속효과를 줄일 만큼 강해서는 안 되고 전자-정공쌍을 분리할 만큼은 되어야 한다. 매우 좁은 크기분포를 가지며 입자간 거리가 짧고 규칙적 배열을 이룬 나노입자는 강한 전기적 연결 및 전자의 비국재화(delocalization)을 형성한다. 태양 전지 응용을 위해서는 이러한 배열들이 p-i-n 접합 태양전지, Schottky 장벽 태양전지에서의 공간전하 영역, 얕은 p-n 접합 태양전지를 형성한다.
나노입자 간의 강한 연결을 실현하기 위한 규칙 배열을 형성하기 위해 크기 및 형상의 불균일, 다양한 표면 결함, 표면원자 및 리간드들의 불안정성 등의 제어 등 여러 방안이 시도되고 있다. 불규칙 배열된 나노입자 배열에서는 다양한 결함 준위가 형성되고 이러한 배열을 통한 전하이동은 국재화 및 비국재화된 거동을 모두 나타낸다. 합성 직후 나노입자는 긴 지방산 리간드(1.1 nm)를 표면에 붙이고 있으며 이러한 표면 리간드는 부도체로 작용하여 표면 결함을 덮는 경우도 있다. 전도성 있는 나노입자 박막을 제조하기 위해서는 다음과 같은 세 가지 접근 방법이 있다:
1)리간드-나노입자 결합을 해리할 수 있으면서도 나노입자의 녹는점 이하에서의 열처리
2)박막 증착 이전에 표면 리간드를 짧은 길이를 가지는 것으로 치환
3)형성된 나노입자 박막에서 리간드를 제거하거나, 리간드 간 혼합을 유도하거나 짧은 길이의 분자로 대체할 수 있는 물질의 희석 용액에 담그는 방법
나노입자 및 나노입자 배열의 도핑 및 전하 운반자 농도
태양전지 및 태양에너지에 의한 연료 생산을 위해서는 나노구조의 p-n 접합 형성이 필요하며, 이러한 p-n 접합은 서로 다른 나노입자로 이루어 진 2층 구조나 개별 나노 입자 간에 형성될 수 있다
화학적 처리를 통해 나노입자에 도핑 이외에도 리간드를 치환하여 나노입자간 간격을 줄이고 입자간 결합을 증대시켜 전하 이동도를 높이고 나노입자를 환원 또는 산화시켜 n또는 p형 전도를 하게 할 뿐만 아니라 표면을 부동화 시킨다. 그러나 이 경우 표면 결함 등의 영향을 분리하는 것이 매우 어렵다. 한편 나노입자의 내부에 불순물을 유도하여 도핑하는 방법이 있는데 이 방법은 많은 진보가 있었지만 아직까지는 제어가 쉽지 않다. Au-core PbS-shell 구조의 나노입자를 제조한 결과 hydrazine으로 표면처리를 하여도 p 형 전도성을 가지는 것으로 나타났다. 또한 PbTe와 Ag2Te 나노입자를 혼합하여 박막을 만드는 경우 1:1 복합 박막에서 100배 이상의 전도도 향상이 관찰되었다. 이러한 접근방법은 태양에너지 변환에 응용될 수 있는 다양한 새로운 기능성 나노재료의 가능성을 보여준다.
나노입자 배열의 전자 수송
실험을 통해 나노입자 배열에서는 다양한 전도 기구가 존재한다는 것이 밝혀졌다. 합성된 나노입자는 전기적으로 부도체로 PbSe 나노입자 박막의 경우 부도체의 거동을 보이며, 표면의 리간드 분자가 터널 장벽 역할을 하는 Coulomb blockade가 지배적인 전도기구로 나타났다. CdSe 나노입자 박막을 열처리 하면 나노입자 간의 터널링이 증가하여 전도도가 증가한다.
또한 PbSe 나노입자 박막을 열처리하면 전기전도도가 증가하고 가전자대 표면 준위 간의 hopping을 통해 p형 전도성을 나타낸다. 또한 올레인산 리간드가 제거되지 않는 온도인 200℃에서 열처리하는 경우에도 PbSe 박막은 입성장을 나타낸다. 또한 열처리의 경우 표면 리간드뿐만 아니라 무기물로 이루어진 중심까지 일부 분해시킬 수 있기 때문에, 새로운 표면 결함 및 표면 준위가 발생할 수 있다. 또 표면을 덮고 있는 리간드를 분해시키기 때문에 표면의 끊어진 결합을 노출시키는데, 이러한 끊어진 결합은 trap에서의 재결합 속도를 높여 소자의 성능을 감퇴시킨다. 따라서 나노입자 박막의 열처리가 나노입자간 거리를 줄이는 역할을 하고 전도도를 향상시키기는 하지만 좁은 크기분포 및 양자 구속효과를 유지하는데 있어서는 어려운 점이 많다. 아직까지 열처리를 통해 성능이 우수한 태양전지가 만들어 지지는 못하였으나 나노입자층의 소결을 통해 벌크 반도체를 제조하여 성능이 우수한 태양전지를 제조한 결과는 이미 보고되고 있다.
나노입자 배열의 전자 수송
나노입자 박막으로부터 효율적인 태양 전지를 만드는 방안은 우선 균열이 없이 연결된 나노입자 층을 형성하는 것이다. 박막 제조를 위해서는 나노입자 용액을 기판위에 스핀 코팅 또는 딥 코팅한 후 Hydrazine 등 적절한 용액 내에 침지시켜 리간드를 치환한다. 이때 40 이상의 부피 변화가 발생할 수 있기 때문에 발생하는 stress로 인해 균일하고 균열 없는 박막 제조가 어려워지게 된다. 그러나 다층 성막 (나노입자 박막 형성과 용액 처리를 수회 반복)을 통해 균일하고 균열 없는 박막 제조가 가능하다. 이 경우 문제점은 나노입자의 규칙배열이 무너지게 되는 점이다. EDT를 사용하는 경우 올레인산 리간드가 EDT로 완전히 치환되고 p-type 전도성을 나타내지만 대기 환경에 매우 취약하다. 또한 PDMS stamp를 이용한 microcontact printing을 통해 균일한 CdSe 층을 패터닝 하는 공정도 개발되어 다양한 패턴의 인쇄가 가능해졌다. 이 공정 역시 나노입자 층이 stamp의 표면에서 건조되며 발생하는 균열이 발생할 수 있으나 소자 특성에 큰 제한을 주지는 않는 것으로 나타났다.
나노입자 배열 박막 기반 소자
NREL의 연구그룹은 layer-by-layer(LBL) 방법을 이용하여 앞서 논의된 1,2-ethanedithiol(EDT)을 표면 처리제로 이용하여 Jsc>24mA/cm2이고 효율이 2 이상인 PbSe 나노입자 배열 태양전지를 제조하였다. 나노입자는 4nm 입경을 가지며 band gap은 0.9eV였다. 보고된 광전류값은 기존의 나노구조 태양전지 중에서 가장 크며, 전자와 정공의 수송을 위한 입자의 소결, 초격자배열, 상분리 등이 필요하지 않다.
PbSe 나노입자 배열은 ITO/유리 기판과 금속 상부전극 사이에 형성되며, 투명전극을 통해 들어온 빛은 나노입자에 의해 여기자로 흡수되고, 여기자는 각각의 전하 운반자로 분해되어 1개의 나노입자 내에서 전자와 정공의 수송이 발생하게 된다. 나노입자층의 두께는 60~400nm 범위이며, 통상적으로 250nm의 두께를 가진다. 이렇게 형성된 소자는 전력변환효율(power conversion efficiency, PCE)이 AM1.5 조건에서 2.4였다. 다른 소자 특성은 다음과 같다: 단락회로전류 (Jsc)는 24.5mA/cm2, 개방회로전압 (Voc)은 239mV, 충진율(fill factor)은 40.7였다. 개방회로전압은 나노입자의 유효 band gap에 대해 Voc=0.49(Eg/q)-0.253의 관계를 나타 내었다.
광전류는 15mA/cm2에서 >30mA/cm2 의 범위였으며(크기가 커서 band gap이 작은 입자일수록 높은 광전류를 가짐) 최대 PCE 값은 PbSxSe1-x 합금상 나노입자를 사용함으로써 거의 3에 육박한다. 이러한 소자에서는 진공에 대비하여 가전자대를 올려주는 S가 포함됨으로써 개방회로전압은 늘고 단락회로 전류는 감소한다. 이 결과는 양자구속효과를 잃지 않고도 높은 전하 이동도 및 여기자 분해 효율을 얻을 수 있음을 뜻한다. 유사한 결과가 토론토 대학의 연구에서도 보고된 바 있다.
PbSe 기반 나노입자 태양전지의 외부 및 내부 양자 효율 (EQE, IQE)이 보고되었다. IQE는 EQE를 나노입자층에 흡수된 빛의 비율로 나눈 값이다. IQE를 구하기 위해 나노입자 균일 박막과 전극에 의한 전기장 발생을 설명해 주는 소자모형을 수립하였다. 파장에 따른 IQE 값의 변화로부터 다음과 같은 세 가지 중요한 결론을 얻을 수 있었다:
(1) 이 소자는 후면 Schottky 접합형 소자로 금속과 나노입자 계면에 Schottky 장벽이 형성되며, 여기자 분해 및 전하 수송을 유도한다. 여기에서는 나타내지 않았지만 IQE는 자외선 영역에서는 박막의 두께가 150nm 이상 커질 때 감소하게 되며, 이 두께는 대략 Schottky 접합의 고갈층(depletion layer)의 두께에 해당한다. 자외선 광자는 소자의 앞부분에서 강하게 흡수되기 때문에 형성된 전기장에 의해 효과적으로 흡수되지 못한다.
(2) EDT를 이용하여 표면처리 된 소자는 MEG(IQE>1)를 나타내지 않았다. 이는 최근 동일한 화학적처리를 받은 나노입자에 대한 순간 흡수실험(transient absorption measurement) 결과와 일치한다. (3)IQE는 적외선 영역에서 감소한다. 편재화 및 비편재화 상태 간의 분기율이 여기광의 에너지에 의존한다는 점을 포함하는 모형이 제시되었다. 이러한 형태의 소자에 있어 PCE를 증가시키는 데 필요한 세 가지 시도 방안이 있다: (1) Schottky 접합은 고에너지 광자들이 강하게 흡수되는 소자의 앞에서 생성되는 전하를 포집하는 데 어려움이 있다. depletion width는 대략 150nm 가량이며 대부분의 빛을 흡수하기 위해서는 300nm 정도 두께의 박막이 필요하다. (2)개방회로전압이 유효 band gap인 900meV에 비해 200meV로 너무 낮다. 이것은 표면 결함에 의해 페르미 준위가 고정된다는 것을 뜻한다.
(3)이들 나노입자 배열은 공기 노출에 매우 민감하다. 짧은 시간 동안 공기 중에 노출하면 어두운 곳에서는 전도성 박막이 형성되며, Schottky 접합이 붕괴된다(즉 I-V 곡선에 다이오드 거동이 나타나지 않는다).
3세대 태양전지의 개념 및 현황
지금까지 살펴본 태양전지는 활성화된 MEG나 고온 운반자 추출 같은 고온 운반자 효과 (hot carrier effect)의 장점을 띠지 못하였다. MEG의 경우 몇몇 연구자들은 MEG를 사용하는 소자 설계에 있어 부수적인 광전류를 탐색하고 있다. Law 등은 많은 유전층을 가진 소자 내에서 측정된 EQE로부터 계산된 IQE에서 MEG 신호를 결정하는 방안을 개발하였다. 이 방법은 파장의 함수로 각층에 대해 n, k 값을 측정하여야 하고, 낮은 표면 거칠기를 가지는 균일한 층이 필요하다(표면거칠기에 의한 계면산란은 이 모형에 포함되어 있으나 5 이내로 제한된다). 다공성의 나노입자층의 n, k값은 문헌상에 보고된 것이 드물다. 최근 Kirchartz 등은 MEG를 나타내는 이상화된 나노입자 기반 태양전지의 I-V 특성을 모형화 하였다[3].
그들은 전하이동도 값과 MEG의 장점을 살리기 위한 추출률 값을 제시하였다. 이 모형은 Auger 재결합, MEG 효율에 대한 측정값을 포함하며, MEG를 사용하는 소자 개발에 있어 안내역할을 할 것으로 기대된다. 전자적으로 연결된 나노입자에서 양자구속효과의 감소와 이웃한 나노입자의 전자 정공 간의 쿨롱 상호작용이 증가함에 따라 Auger 재결합률은 변화한다.
여기자 분리, 재결합, MEG 같은 전하 운반자 및 여기자 완화율은 가해진 전기장에 따라 변화한다. 게다가 나노입자의 충전이나 도핑에 의해 이러한 완화경로가 어떻게 바뀌는가에 대한 이해가 필요하다. 최근 충전된 CdSe/CdS core/shell 나노입자에서 trion 수명을 측정한 연구에서 trion의 수명이 이중 여기자(biexciton) 수명에 비해 7.5배까지 커질 수 있다는 점이 발견되었다. 이 결과는 PL의 간헐성(양자점의 깜박거림 blinking)에 대한 것뿐만 아니라 충전된 나노입자에 있어 MEG 동역학에 대해서도 시사하는 바가 있다.
표면화학적 인자들은 부분적으로 전하 운반자의 도핑 수준, 이동도, n형 또는 p형 전도 여부를 지배적으로 결정함으로써 나노입자 박막의 전기적 특성을 변화시킨다. 나노입자의 표면은 MEG 과정의 효율을 변화시킬 수 있다. 나노입자 표면에서의 상태에 대한 MEG의 높은 감도는 다양한 나노입자계의 양자수율 값의 불일치가 나노입자 표면 특성의 제어되지 않은 차이로부터 기인한다는 것을 나타낸다. 매우 높은 효율로 빛을 전기로 변화시키기 위해 MEG를 사용하는 소자를 설계하기 위해서는 나노입자 표면이 전기적 특성, 운반자의 동역학, 입자간 전자적 연결 및 MEG 효율에 어떻게 영향을 주는 지에 대한 좀 더 나은 이해가 필요하다.
느려진 전하 냉각(slowed carrier cooling)은 매우 오랫동안 연구되어 왔으며, 이 역시 논쟁의 여지가 크다. 고온 전하운반자의 급격한 냉각에 대한 주된 기구는 광학 포논의 발산으로 전이 간에 100meV 이상의 간격을 가지는 나노입자는 여러 개의 포논 (통상 ~30meV의 광학포논 에너지)이 동시에 발산되거나 표면 또는 분자모드 같은 고에너지 포논 모드가 과정에 참여하는 것을 필요로 한다.
전자 준위 간 간격의 증가로 인해 작은 크기의 나노입자에서 전하 냉각이 느려질 것으로 기대된다. 그러나 실험적으로는 정반대의 경향이 나타났다. 즉 냉각속도는 나노입자의 크기가 감소함에 따라 커졌다. 이러한 경향을 설명하기 위해 전자-정공 간의 강한 쿨롱 결합을 통해 전자가 에너지를 산란을 통해 정공에 전달하고, 정공은 가전자대의 좀 더 치밀한 준위 분포로 인해 빨리 냉각된다는 Auger 냉각 기구가 제안되었다. 전자와 정공이 예를 들어 표면 결함에 의한 둘 중 한 가지 전하의 감금 등을 통해 부분적으로 분리될 때 지연된 전하 냉각이 관찰되었다는 점은 Auger 냉각 가정에 기반한다. Pb계 나노입자에서는 전자와 정공의 유효질량이 대략 동일하기 때문에 Auger 냉각이 작용하지 않는 등 아직 논의의 여지가 많다.
나노입자 기반 2세대 태양전지
앞서 언급한 바와 같이 모듈의 제조비용이 충분히 줄어들 수 있다면 결정질 태양전지보다 효율이 낮더라도 전력망에서의 요구에 걸맞은 전력가격으로 전기를 생산하는 것이 가능하다. 생산비를 줄이기 위해서는 (1) 진공증착 공정, (2) 고온 공정, (3) 장시간 공정, (4)무겁고, 딱딱하며 고가인 기판이나 봉지제의 사용을 지양하여야 하며, (1) 용액기반 공정, (2) 낮은 공정온도, (3) 단시간 공정, (4) 유연하고, 경량이며 저가인 기판 및 봉지재를 사용하여 scale-up이 가능하고 roll-to-roll 공정이 가능한 생산공정으로 전환하여야 한다. 이러한 목적을 위해 시도된 첫 논문으로 Alivisatos group에서는 CdSe나노막대와 poly(3-hexylthiophene) 혼합물이 투명 전극이 올려져 있는 유리기판 위에 spin coating된 나노막대-고분자 혼성 태양전지에 대해 보고하였다[4]. 소자 구조는 유리/ITO/PEDOT:PSS/CdSe 나노막대-P3HT/Al이며 AM1.5 조건에서 1.7의 효율을 나타내었다. 특히 나노막대의 종횡비가 증가함에 따라 외부양자효율이 증가하는 것으로 나타났으며, 이는 흡수파장의 증진뿐만 아니라 전하이동 및 포집을 높이기 위해 나노입자의 형상을 이용할 수 있다는 것을 뜻한다. 또한 유사한 전지 구조에서 가지 상 CdSe 나노입자를 사용한 경우 2.2의 효율이 가능하였으며, 대면적화가 가능하고 고온 및 장시간공정이 필요 없다.
그러나 고분자만으로 된 태양전지에 비해 이러한 혼성 태양전지는 주목할 만한 장점은 없는 상태이다. 그러나 이론적으로 이러한 혼성전지가 고분자만의 전지에 비해 더 높은 광전류 및 효율을 나타낼 것으로 기대된다. 최근 향상되고 있는 광산화에 대한 유기태양전지의 전도성 고분자의 안정성이 더욱 높아지고 나노입자-고분자 혼성전지에 대해 일반화되면 이들 소자에 대해 새로운 기회가 열릴 것이다.
현재까지 나노입자 기판 태양전지에서 얻어진 것 중 가장 높은 효율은 I-II-VI2 족 반도체인 황동광(Chalcopyrite) 구조의 Cu(In,Ga)(Se,S)2 기반 태양전지에서 얻어졌다. 현재 박막 소자는 주로 Cu, In, Ga의 동시증발로 얻어지며 최대 19.9의 효율이 얻어진 바 있으나 생산비용이 너무 비싸 몇몇 기업에서 이들을 sputtering하고 Se 증기 중에서 열처리하는 공정을 연구하고 있다. 이러한 CIGS 태양전지를 비진공 공정으로 생산하기 위해 금속, 금속산화물 입자, 비정질 Cu-In-Ga 박막의 셀렌화 기반 비진공 공정 연구가 진행되고 있으며 13의 효율이 얻어졌다. 그러나 조성불균일, 박막의 벗겨짐 등 효율을 더욱 더 높이고 상업화시키는 것을 어렵게 하는 여러 가지 기술적인 문제가 많다. 이러한 문제점들은 박막을 만들기 전에 화학량론적 조성으로 제조된 나노입자를 사용함으로써 해결 가능하다.
2007년 Gu 등의 특허에 따르면 황동광 또는 sphalerite 구조의 화학량론적 CuInSe2 나노입자는 염화물 전구체와 Se로부터 oleylamine을 사용하여 합성될 수 있다. 화학량론적 조성의 나노입자는 소결과정에서 부피수축이 없기 때문에 정확한 화학량론적 조성은 효율적인 CIGS 박막전지 제조를 위해 필수적이다. 대기 중에서 안정한 CuInSe2 태양전지가 Mo coated 소다석회유리기판 위에 나노입자 잉크를 떨어뜨리는 공정을 통해 얻어졌다. 광흡수층은 Se 증기하에서 500℃에서 소결되었으며, 유리/Mo/소결 CuInSe2 /CdS/i-ZnO/ITO/Ni/Al 전지 구조에서 3.2의 효율값이 얻어졌다. 후속 연구를 통해 소결하지 않은 상태에서도 0.2의 효율이 얻어졌으며, 입자간 전자적 결합에 표면화학적 특성이 미치는 영향을 이해함으로써 이러한 소결되지 않은 소자의 특성을 좀 더 향상시킬 수 있을 것이다.
이러한 나노입자 기반 CIGS 박막 태양전지 연구에서 Nanosolar사에서는 실험실 수준에서 13.95의 효율을 보고하였다. 그러나 현재 이 회사에서 이 기술을 이용하여 모듈을 제작 판매하고 있으나 이들 모듈의 성능에 대해서는 아직 발표된 바는 없으며, 이들의 보고가 기존의 박리문제나 불균일 문제를 해결한 것인지도 아직 알 수 없다.
결론 및 과제
반도체 나노입자는 저가 공정 및 고효율 태양에너지 변환을 가능하게 하는 매우 잠재성이 높은 기능재료로, 최근 3년 간 매우 큰 진보를 이루었으며 2세대 및 3세대 태양전지 개발에 있어 활성물질로서 많은 연구가 이루어질 것으로 기대된다. 나노입자의 표면 특성, 전자 수송 특성 등 다양한 인자가 태양전지 특성에 영향을 미치기 때문에 관련되는 물리 화학적 과정에 대한 이해 및 재료 설계를 통해 이러한 고효율 태양전지 소재가 실현될 수 있을 것으로 기대된다. 이러한 연구의 결실로 머지않은 장래에 저렴한 발전비용으로 태양에너지를 사용할 수 있게 될 것이다.
참고문헌
1. H.W. Hillhouse, M.C. Beard, SOLAR CELLS FROM NANOCRYSTALS: FUNDAMENTALS, MATERIALS, DEVICES, AND ECONOMICS, Current Opinion in Colloid and Interface Science, September, 2009.
2. Yu D, Wang CJ, Guyot-Sionnest P. n-type conducting CdSe nanocrystal solids. Science 2003;300:1277?80
3. Kirchartz, T and Rau U, Modeling charge carrier collection in multiple exciton generating PbSe quantum dots, Thin Solid Films 2009;517:2438-42
4. Hyunh WU, Dittmer JJ, Alivisatos AP, Hybrid nanorod-polymer solar cells, Science 2002;295:2425-7
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