한국연구재단은 방진호 ERICA캠퍼스 과학기술융합대학 화학분자공학과 교수 연구팀이 전극 속 나트륨 이 온이 금 나노 클러스터 태양전지의 효율을 높이는 역할을 한다는 사실을 규명했다고 7일 밝혔다. 금 나노 클러스터는 2나노미터(㎚·10억분의 1ｍ) 이하 크기의 금 입자이다.

빛을 잘 흡수하는 광학적 특성이 있고 실리콘이나 페로브스카이트에 비해 친환경적이어서 차세대 태양전지 소재로 꼽히고 있다. 하지만 빛을 전기로 변환하는 광변환 효율이 실리콘 태양전지에 비해 낮아 상용화가 어려웠다.

연구팀은 전극 제조 과정에 쓰이는 나트륨 이온이 금 나노 클러스터가 전극과 흡착하는 것을 돕는다는 사실을 발견했다.빛을 흡수한 금 나노 클러스터에서 전자가 생성되면 반도체 산화물 전극에서 백금 전극으로 이동하면서 전기가 발생한다.

연구팀은 이 과정에서 나트륨 이온이 금 나노 클러스터와 반도체 산화물 전극 간 흡착을 강하게 해 전자의 원활한 수송을 촉진한다는 것을 밝혀냈다. 실제 금 나노 클러스터 태양전지에 나트륨 이온을 첨가한 결과 광전류가 크게 증가한 것으로 나타났다.

이번 연구 결과는 국제 학술지 '에이씨에스 에너지 레터스'(ACS Energy Letters) 이날 자에 실렸다.