외부 광구조 도입을 통한 실리콘 나노선의 광흡수 증가

KU-KIST융합대학원 박홍규 교수 연구팀은 나노선 태양전지에 유전체 혹은 금속 grating 구조 도입을 통해 나노선의 광흡수 증가를 확인하였다.

 연구팀은 p-i-n 동축 구조의 실리콘 나노선 태양전지를 제작하고, polymer-assisted transfer 방법을 통해 오차거리 1 μm, 오차각 3° 이내로 Si3N4/Ag grating 구조를 미리 제작된 실리콘 나노선의 원하는 위치에 올려 놓았다.
 Si3N4 grating이 결합된 나노선 태양전지는 transverse-electric 편광의 입사빛에 대해 광 효율 향상효과를 관측하였으며, 광 효율 향상이 최대가 되는 파장은 grating의 주기 변화에 따라 변함을 확인하였다. 또한 Ag grating 구조와 결합된 실리콘 나노선 태양전지는 Ag grating 구조와 결합 되지 않은 실리콘 나노선에 비하여 단락전류밀도(short-circuit current density)가 약 27.1% 증가함을 확인하였다. 더욱 고무적인 것은 polymer-assisted transfer 방법을 통해 grating과 실리콘 나노선이 결합되기 전과 후, 전기적인 특성이 전혀 변하지 않았다는 것이다.
 본 연구는 polymer-assisted transfer 방법으로 물리적 혹은 전기적 손상 없이 나노선을 외부 광구조와 결합하였으며, 나노선 태양전지의 흡수 증가 및 흡수 특성 제어를 성공적으로 보여주었다. Polymer-assisted transfer 방법은 나노구조체들이 결합된 3차원 하이브리드 나노구조 제작에도 앞으로 활용될 수 있을 것으로 기대된다.
논문정보는 아래와 같다.

- 저자정보: 박진성 (제1저자, 고려대학교), 박홍규 (교신저자, 고려대학교)
- 논문명 : Enhancement of Light Absorption in Silicon Nanowire Photovoltaic Devices with Dielectric and Metallic Grating Structures, Nano Letters, 17, 7731-7736 (2017).