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[신기록 태양전지 효율] 페로브스카이트-온-실리콘-탠덤 태양전지의 효율이 처음으로 30%를 초과했다. 스위스의 CSEM(전자 및 마이크로 테크놀로지 센터)및 EPFL(에콜 폴리테크닉 페데랄 드 로잔)의 과학자들이 이끄는 공동 노력 덕분이다. 미국 NREL(국립재생에너지연구소)의 독립적인 인증을 받은 이러한 결과는 고효율 태양광 발전(PV)을 촉진하고 더욱 경쟁력 있는 태양광 발전을 향한 길을 열어준다.

https://www.futuretimeline.net/blog/2022/07/8-solar-power-future-timeline.htm

JM Kim | 기사입력 2022/07/12 [00:00]

[신기록 태양전지 효율] 페로브스카이트-온-실리콘-탠덤 태양전지의 효율이 처음으로 30%를 초과했다. 스위스의 CSEM(전자 및 마이크로 테크놀로지 센터)및 EPFL(에콜 폴리테크닉 페데랄 드 로잔)의 과학자들이 이끄는 공동 노력 덕분이다. 미국 NREL(국립재생에너지연구소)의 독립적인 인증을 받은 이러한 결과는 고효율 태양광 발전(PV)을 촉진하고 더욱 경쟁력 있는 태양광 발전을 향한 길을 열어준다.

https://www.futuretimeline.net/blog/2022/07/8-solar-power-future-timeline.htm

JM Kim | 입력 : 2022/07/12 [00:00]

태양 전지 효율은 태양광 발전을 통해 사용 가능한 전기로 변환될 수 있는 태양광 에너지의 비율로 정의된다. 태양 전지의 효율을 높이는 것은 두 가지 이유로 중요하다. 단기적으로는 지붕, 정면, 차량 또는 드론과 같이 공간이 제한된 애플리케이션을 위한 태양광 발전을 촉진하는 가장 좋은 방법이다. 장기적으로 평준화된 전력 비용을 줄이는 가장 효과적인 방법이다.

 

그러나 모든 태양 전지는 근본적으로 구성되는 재료에 의해 제한을 받으며, 이는 결국 달성할 수 있는 효율성에 영향을 미친다. 현재까지 가장 많이 채택된 태양 전지 기술은 실리콘으로 만들어진다. 그러나 실리콘의 성공에도 불구하고 효율성은 이론적으로 약 29%의 한계가 있다. 이 기술의 현재 효율성은 27%보다 약간 낮으며 향후 이익을 위한 아주 작은 마진을 남긴다.

 

이러한 한계를 뛰어넘고 혁신하기 위한 경쟁에서 과학자들은 실리콘에 하나(또는 그 이상)의 상보성 셀을 추가하여 "탠덤" 셀을 형성했다. 태양의 고에너지 가시광선은 상단 셀에 흡수되고 저에너지 적외선은 탠덤 후면에 배치된 실리콘 셀에 흡수된다. 할로겐화 페로브스카이트는 과도한 제조 비용 증가 없이 가시광선을 실리콘 단독에 비해 전력으로 더 효율적으로 변환하기 때문에 실리콘의 이상적인 파트너로 확인되었다.

 

스위스 연구원들은 두 종류의 페로브스카이트--실리콘 탠덤을 개선하는 데 성공했다. 첫째, 그들은 평탄화 된 실리콘 표면에 용액으로부터 고품질 페로브스카이트 층을 증착하기 위해 재료와 제조 기술을 채택하여 1cm² 태양 전지에 대해 30.9%의 변환 효율에 도달했다. 둘째, 텍스처 실리콘 표면과 호환되는 새로운 버전의 하이브리드 증기/용액 처리 기술을 연구하여 전력 변환 효율이 31.3%(다시 1cm²)인 태양 전지를 생산했다.

 

 

이러한 결과는 두 개의 새로운 세계 기록을 구성한다. 하나는 평면에 대한 것이고 다른 하나는 질감 장치 아키텍처에 대한 것이다. 후자의 접근 방식은 더 높은 전류를 제공하고 현재 산업용 실리콘 태양 전지의 구조와 호환된다. 이전에 페로브스카이트--실리콘 탠덤 태양 전지의 효율 변환 기록은 29.8%를 달성한 Helmholtz Zentrum Berlin 팀에 의해 2021년에 설정되었다.

 

EPFL 광전지 연구소장이자 CSEM의 지속 가능한 에너지 센터인 Christophe Ballif "우리는 심리적 장벽을 넘었다"고 말했다. "우리는 페로브스카이트--실리콘 탠덤의 고효율 가능성을 실험적으로 검증했다. 30% 효율 마크는 이미 다른 재료, III-V 반도체에서 달성되었다. 그러나 이러한 재료와 이를 만드는 데 사용되는 공정은 너무 에너지 전환을 유지하는 데 비용이 많이 든다이 장치는 실리콘 태양 전지보다 1,000배 더 비싸다. 우리의 결과는 저비용 재료와 공정으로 30%의 장벽을 극복할 수 있다는 것을 처음으로 보여주었고, 이는 PV의 미래에 대한 새로운 시각을 열어주게 된다."

 

CSEM Quentin Jeangros "이러한 고효율 결과는 이제 더 큰 표면적으로 확장할 수 있고 이러한 새로운 전지가 표준 수명 동안 옥상 및 다른 곳에서 안정적인 전력 출력을 유지할 수 있도록 하기 위해 추가 R&D가 필요하다."라고 말했다. "탠덤 페로브스카이트--실리콘 기술은 30% 효율성 벤치마크를 초과할 가능성이 있다고 한다.

 

그러나 이것은 오랫동안 예측된 잠재력이 처음으로 입증된 것이며, 미래에 더 저렴하고 지속 가능한 전기를 위한 길을 열 수 있기를 바란다."

 

 
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