나노단위 기술(Nanoscale Technology)은 새롭게 떠오르고 있는 재생가능 에너지의 잠재력을 극대화하는데 중요한 역할을 할 것으로 기대된다. 특히 나노전자(Nanoelectronics)와 같은 비교적 새로운 분야의 발전은 재생가능 에너지 시스템 및 관련 기술을 보다 효율적이면서 경제적으로 만들 수 있는 신규 제조 공정 및 장치 개발에 중요한 기반을 제공할 것이다. 나노전자는 전자 부품속에 나노기술을 적용하는 것으로 정의되며, 과학자들이 찾고 있는 재생가능 에너지원 관련 여러 질문에 대한 답을 구할 수 있을 것이다.

지난 2월 13~17일까지 시카고에서 개최되었던 미국 과학진흥회(American Association for the Advancement of Science, AAAS) 2014 연례회의에서 애리조나 주립 대학(Arizona State University) 교수인 Stephen Goodnick는 나노전자의 발전이 태양에너지 시스템(Solar Energy System)의 성능을 다음 단계까지 끌어올리는데 기여할 수 있을 것이라 보았다.

태양전지는 지난 1941년 Russell Ohl에 의해 개발되었으며, 지난 73년 동안 과학자들은 태양전지의 효율 등 전반적인 사항를 개선하고자 노력해 왔다. 이들은 태양전지를 더 작게 만들면서, 유연성이 있고 에너지 효율적인 값싼 제품을 만드는데 집중해 왔다.

Goodnick은 이번 AAAS에서 "차세대 태양광발전으로 가는 길(Pathways to Next-Generation Photovoltaics)"이라는 제목으로 발표하였다. 그는 나노전자 연구에 따른 혁신이 태양광과 태양열을 전기로 변환하는 태양광발전 효율 개선에 얼마나 기여할 수 있는지를 설명하였다. 또한 새로운 나노구조 기반의 장치를 이용하여 태양광발전용 태양전지의 에너지 변환 효율을 개선할 수 있는지에 대해 세부적 연구를 수행하였다. Goodnick은 이번 연구에서 중요한 점은 나노규모에서의 다양한 특성, 물성 및 행동을 보여준다는 것이라 설명하였다.

나노미터는 10억 분의 1 미터에 해당한다. 일반 종이 한 장의 두께는 약 100,000 나노미터이다. Goodnick은 태양전지 제조를 위해 사용되는 실리콘(Silicon)과 다른 물질은 나노단위에서 에너지 생산 장치의 효율을 증대하는데 기여할 수 있다고 밝혔다. 그는 "예를 들어 나노입자를 사용하여 나노구조를 형성하면 광학적 수집 특성이 개선되기 때문에 기존 보다 많은 양의 태양광을 포집하여 전기로 변환할 수 있다. 나노물질을 사용하여 일반 태양전지보다 얇으면서 효율은 더 높은 제품을 만들 수 있으며, 에너지 저장 장치의 용량 증가에도 활용이 가능할 것"이라고 설명하였다. 이러한 공정은 전적으로 현재의 높은 생산 비용과 일부 기술적 난관을 극복하는 과학 및 엔지니어링의 성공에 달려있지만 나노기술의 발전은 미래 에너지에 있어 큰 영향을 주는 요인이 될 것이라 Goodnick은 말했다.

 

 

 

 

Nanoscale technology looks promising as a major contributor to advancements needed to fulfill the potential of emerging sources of clean, renewable energy.
 
Progress in the comparatively new area of nanoelectronics in particular could be the basis for new manufacturing processes and devices to make renewable energy systems and technologies more efficient and cost-effective.

 

Stephen Goodnick will focus on what nanoelectronics advances could do to help push the performance of solar energy systems to the next level in his talk at the 2014 annual meeting of the American Association for the Advancement of Science (AAAS) Feb. 13-17 in Chicago.

 

His presentation will lead off a session on Feb. 16 titled "Nanoelectronics for Renewable Energy: How Nanoscale Innovations Address Global Needs."

 

Goodnick is a professor in the School of Electrical, Computer and Energy Engineering, one of Arizona State University's Ira A. Fulton Schools of Engineering.

 

Titled "Pathways to Next-Generation Photovoltaics," Goodnick's presentation will look at how innovations driven by nanoelectronics research can enable photovoltaic technology to significantly improve our ability to convert sunlight and heat into electric power.

 

He'll specifically delve into how new types of nanostructure-based devices can make it possible to produce photovoltaic solar cells that achieve better energy-conversion efficiency.

 

Goodnick explains that the key is in the different characteristics, properties and behavior of materials at the nanoscale.

 

A nanometer is one-billionth of a meter (one meter is a little more the 39 inches long). About 100,000 nanometers amount to the same thickness as a typical sheet of paper.

 

At that tiny scale, silicon and other materials that are used to make solar cells can perform in ways that boost the effectiveness of devices for producing energy, Goodnick says.

 

"With the use of nanoparticles, made into nanostructures, we could, for instance, improve optical collection, enabling systems to trap more light for conversion into electrical power," he says.

 

"Using nanomaterials, we could make solar cells even thinner but still more efficient, and we could increase the capacity of energy-storage devices," he says.

 

Such progress will hinge on the success of science and engineering research in overcoming current high production costs and some technical challenges. But Goodnick says he's confident nanotechnology advances "are going to be big factors in the future of energy."

 

[원문출처 : http://www.sciencedaily.com/releases/2014/02/140216151405.htm]