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[태양광발전, 최대효율의 페로브스카이트] 페로브스카이트는 차세대 태양광전지에서 흥미로운 소재로 떠올랐지만 문제가없는 것은 아니다. 호주의 과학자들은 이에 대한 주요 이유 중 하나에 대한 해결책을 찾았으며, 일반적으로 세포의 성능을 괴롭히는 변형을 피하기 위해 고강도 빛을 사용할 수 있음을 발견했다. 이 전지는 실리콘과 페로브스카이트를 모두 포함하는 직렬설계에서 20% 이상, 심지어 27.7%까지의 효율성을 달성했다.

박영숙세계미래보고서저자 | 기사입력 2020/10/20 [21:19]

[태양광발전, 최대효율의 페로브스카이트] 페로브스카이트는 차세대 태양광전지에서 흥미로운 소재로 떠올랐지만 문제가없는 것은 아니다. 호주의 과학자들은 이에 대한 주요 이유 중 하나에 대한 해결책을 찾았으며, 일반적으로 세포의 성능을 괴롭히는 변형을 피하기 위해 고강도 빛을 사용할 수 있음을 발견했다. 이 전지는 실리콘과 페로브스카이트를 모두 포함하는 직렬설계에서 20% 이상, 심지어 27.7%까지의 효율성을 달성했다.

박영숙세계미래보고서저자 | 입력 : 2020/10/20 [21:19]

 

고강도 빛이 페로브스카이트 태양광패널이 새로운 효율성을 달성하도록 만들어준다.

과학자들은 페 로브 스카이 트 태양 전지의 성능에 대해 큰 발견을했습니다
과학자들은 페로브스카이트 태양광전지의 성능에 대해 큰 발견을했다
 

페로브스카이트는 차세대 태양광전지에서 흥미로운 소재로 떠올랐지만 문제가없는 것은 아니다. 효율성면에서 큰 도약을 약속하지만 셀의 모든 요소를 ​​안정적인 작동 상태로 유지하는 것은 어려운 작업으로 입증되었다. 호주의 과학자들은 이에 대한 주요 이유 중 하나에 대한 해결책을 찾았으며, 일반적으로 세포의 성능을 괴롭히는 변형을 피하기 위해 고강도 빛을 사용할 수 있음을 발견했다. 

페로브스카이트 태양광전지가 그토록 유망하다고 여겨지는 이유는 변환효율 측면에서 기존 태양전지와 빨리 경쟁할 수 있게되었기 때문이다. 약 10년의 개발기간 동안 이 전지는 실리콘과 페로브스카이트를 모두 포함하는 직렬설계에서 20% 이상, 심지어 27.7%까지의 효율성을 달성했다.  

이 새로운 연구는 혼합 할로겐화물 페로브스카이트라고 불리는 종류의 물질을 사용하는 페로브스카이트 태양전지 유형에 초점을 맞추고 있다. 이 태양전지는 이전 설계보다 습기, 자외선 및 고온에 대한 내성이 더 우수하고 업계에서 " 패러다임 전환 " 으로 환영 받았다. 광전지분야의 큰 발전이다. 그러나 혼합 할로겐화물 페로브스카이트에도 안정성 문제가없는 것은 아니며, 종종 광유도상 분리라고 알려진 문제가 발생한다.

이것은 햇빛을 포함한 빛이 세포에 닿아 섬세하게 배열된 요소를 변형 할 때 발생한다. 이것은 차례로 빛을 흡수하는 세포의 능력과 그에 따른 성능을 손상시킨다. 혼합 할로겐화물 페로브스카이트의 잠재력을 감안할 때, 이 빛에 의한 위상 분리 원인을 잠재적인 해결책과 함께 이해하기 위해 많은 노력을 기울였다그리고이 새로운 돌파구의 배후 팀이 우연히 하나를 발견했을 수도 있다.

멜버른대학교의 연구저자 Chris Hall은 “이는 과학에서 가끔 듣는 특이한 발견 중 하나였다. “우리는 측정을 수행하고 다른 것을 찾고 있었는데 당시에는 매우 이상해 보였던 이 프로세스를 발견했다. 그러나 우리는 그것이 중요한 관찰이라는 것을 금방 깨달았다.”

연구팀이 발견 한 것은 혼합 할로겐화물 페로브스카이트 세포에 고강도 빛을 조사함으로써 일반적으로 기본 이온격자 구조에 놓이는 균주를 중화시킬 수 있다는 것이다. 핵심요소의 분리를 촉발하는 이러한 변형 대신 고강도 빛이 대신 이들이 합쳐 지도록하여 치명적인 변형을 완전히 방지했다.

“평범한 화창한 날에는 강도가 너무 낮아 이러한 변형이 여전히 국지화된다.”라고 시드니대학의 공동저자  Stefano Bernardi 박사가 설명한다. "하지만 예를들어 태양열 집광기를 사용하여 특정 임계값 이상으로 여기를 증가시키는 방법을 찾으면 분리가 사라진다."

이 기능이 페로브스카이트 태양전지에 얼마나 정확하게 통합 될 수 있는지는 아직 밝혀지지 않았지만 연구자들은 그 발견이 중요하다고 설명한다.

Hall은 “우리는 기본적인 작업을 수행했으며 다음단계는 장치에 넣는 것이다." 이 연구는 Nature Materials 지에 게재되었다.

출처 : ARC 엑시톤 과학우수센터 ARC Centre of Excellence in Exciton Science

 

 
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