페로브스카이트 태양전지는 효율성이 현저하고 상대적으로 빠르게 향상되어 최근 연구계에서 많은 주목을 받고 있지만, 여기에 포함된 독성 납은 엔지니어가 없이는 할 수없는 일이다. 작업에는 대안이 있으며 과학자들은 더 안전하고 친환경적인 유형의 광흡수기의 새로운 용도를 발견하여 인상적인 효율성으로 실내조명에서 에너지를 수확할 수 있다.

이 연구는 중국과 영국의 과학자들에 의해 수행되었으며 차세대 태양전지에 사용하기 위해 개발중인 무연 페로브스카이트에서 영감을받은 재료 (PIM)로 알려진 것에 초점을 맞추고 있다. 이들은 일반적인 할로겐화 납 페로브스카이트와 구조가 유사하지만 동일한 독성 성분을 포함하지 않는다. 이렇게하면 더 안전하지만 이러한 유형의 재료는 동일한 효율성으로 햇빛을 흡수하지 않기 때문에 비용이 발생한다.

밝혀진 바와 같이, 페로브스카이트가 유용하다고 증명 될 수있는 첫 번째 장소는 실내이다. 팀은 한 쌍의 "모범" PIM을 가져와 실내조명 조건에서 성능을 조사한 결과 밴드 갭이 너무 넓어 태양광 응용 분야에서 탁월하지만 실내집광에 거의 완벽하다는 사실을 발견했다.

연구원들에 따르면 PIM은 햇빛 아래에서 약 1%의 효율로 성능을 발휘할 수 있었지만 실내 조명에서는 4~ 5%로 증가했다. 이것은 실험적인 실내 페로브스카이트 태양전지 와 는 거리가 멀지만 과학자들은 이것이 실내 태양광 발전에 대한 현재 산업표준과 동등하다고 말한다. 그들은 밀리미터 규모의 PIM이 박막트랜지스터 회로에 전력을 공급하기에 충분한 에너지를 끌어낼 수 있다는 것을 입증 할 수 있었지만 잠재력은 거기서 끝나지 않는다.

Imperial College London의 공동저자 Robert Hoye박사는 “가정과 건물에서 흔히 볼 수있는 램프에서 나오는 빛을 효율적으로 흡수함으로써이 재료는 이미 상용기술 범위에서 효율성을 발휘하여 빛을 전기로 바꿀 수 있다. 우리는 또한 이러한 재료가 가까운 장래에 현재의 실내태양 광기술의 성능을 능가 할 수있는 몇 가지 가능한 개선 사항을 이미 확인했다."

팀은 언젠가 이러한 유형의 재료를 램프와 실내 전구에서 전원 전화, 스피커, 웨어러블 장치 및 센서에 이르기까지 모든 종류의 방식으로 사용하는 것을 상상한다. 어떤 일이 일어나기 전에 더 많은 연구와 개발이 이루어 지지만, 그 돌파구는 추구할 흥미로운 새로운 가능성을 열어준다.

“친환경적 특성 외에도 이러한 재료는 기존 기술과 호환되지 않는 플라스틱 및 직물과 같은 비 재래식 기판으로 잠재적으로 가공 될 수 있다.”라고 공동저자 Soochow University의 Vincenzo Pecunia교수는 말한다. 따라서 무연 페로브스카이트에서 영감을받은 소재는 곧 웨어러블, 의료 모니터링, 스마트홈 및 스마트시티를위한 무 배터리 장치를 가능하게 할 것이다.”

이 연구는 Advanced Energy Materials 지에 게재되었다. 출처 : Imperial College London