본 연구는 1) 무색·투명 다중 접합 태양전지 구성 소재의 광학적 물성 조절에 관한 기초연구와, 2) 초고효율 다중 접합 무색·투명 태양전지 개발 응용 연구로 나눌 수 있음. (1) 1단계 (1~3년차) - 창의적 기초 연구: 태양전지 구성 소재의 광학적 물성 조절 연구 본 연구를 통해 태양전지의 모든 구성 소재 (e.g., 광흡수층, 전자수송층, 전공수송층, 전극)의 광학적 물성을 조절하는 연구를 수행하고자 함. 이를 위해, 다중접합 투명 태양전지에 적용될 상부 태양전지 및 하부 태양전지의 구성 소재 라이브러리 구축부터 각 소재의 광학적 물성을 바꾸기 위한 마이크로 구조 설계 및 적용 연구까지 태양전지 핵심 소재의 광학적 물성 변형을 위한 심도있는 기초 연구를 수행할 예정임. 이와 더불어, 재료과학-광학-화학의 다양한 학문 분야 융합을 통해 개발된 투명 소재의 광학적/화학적/전기적 물성 분석을 진행하여 개발된 소재를 태양전지 뿐 아니라 다양한 차세대 소재 및 소자에 적용 가능하도록 응용 분야를 탐색하는 학문 융합형 창의적 기초 연구 수행을 진행하고자 함. (2) 2단계 (4~5년차)- 도전적 응용 연구: 초고효율 다중 접합 무색·투명 태양전지 제조 기술 개발 다중 접합 태양전지 제조를 위한 핵심 구성요소는 1) 서로 다른 빛의 파장을 흡수할 수 있는 다중 광흡수층, 2) 상부 태양전지 소자 층과 하부 태양전지 소자 층을 전기적으로 연결해 주는 역할을 함과 동시에 전자와 정공이 재결합되는 장소를 제공하는 중간층 소재, 3) 전극과 각 광흡수층 사이 계면에서 전자와 정공을 분리하여 서로 반대 방향으로 전달하게 해주는 캐리어 수송층, 4) 전자/정공 수집을 위한 전극층 등이 필수적으로 요구됨. 본 연구를 통해 투명 다중접합 태양전지에 최적화된 중간층 소재 개발과 더불어 1단계 연구 수행를 통해 개발된 상/하부셀용 투명 소재의 다중 접합 연구를 수행하여 세계 최고 효율을 갖는 초고효율 다중접합 투명 태양전지 개발 응용 연구를 수행하고자 함. 이 때 본 책임연구자가 보유한 세계 최고 수준의 반도체 나노/마이크로 구조 제작 기술, 소재 증착 기술, 태양전지 소자 제작 기술 등을 활용하고자 함. 더불어 제안 투명 태양전지의 개발 완료시 건물 일체형 태양전지, 스마트 유리 온실 등에 적용 가능할 수 있도록 건축/농업 등 해당 분야 전문가들과 협업 통해 실제 상용화가 가능한 도전적 응용 연구를 수행하고자 함. 연구자의 연구 수행역량 본 연구자는 다양한 물질 기반 태양전지에 관한 연구 경험이 풍부하여, 본 연구에서 새롭게 제시된 초고효율 다중 접합 무색·투명 태양전지 연구에 관해 깊고 심층적인 기초연구가 가능함. 이와 더불어, 본 연구자는 독창적인 마이크로 구조 설계를 통해 반도체의 광학적 물성 조절 연구 수행에 있어 세계 최고 수준의 기술을 보유 중임. 대표 연구 성과로 기존에 불투명한 광학적 특성을 가지는 결정질 실리콘에 독창적인 마이크로 구조를 도입하여 세계 최초로 투명 결정질 실리콘 웨이퍼 및 태양전지를 구현하였음. 본 연구 결과는 학술지 (Joule, IF: 41.248) 뿐 아니라 세계적인 경제지인 The Economist에도 매우 유망한 기술로 소개됨. 이러한 본 연구자가 보유한 태양전지 고효율화 지식과 투명 태양전지에 관한 성공적인 선행 연구를 기초하여, 기초연구 및 응용 연구에서 제시된 도전적 목표를 가장 빠르게 달성할 수 있을 것으로 기대됨.