이미지출처: Johannes Beckedahl/Lea Zimmerman/HZB

실리콘 바닥 셀과 페로브스카이트 상단 셀로 구성된 탠덤 태양 전지의 현재 세계 기록은 독일의 Helmholtz-Zentrum Berlin für Materialien und Energie(HZB)에 의해 다시 한 번 깨졌다.

한 팀이 입사 태양 복사의 32.5%를 전기 에너지로 변환하는 새로운 직렬식 태양 전지를 만들었다. 인증 기관인 이탈리아의 European Solar Test Installation에서 탠덤 셀을 측정하고 이 값을 공식적으로 확인했다. 또한 미국 국립 재생 에너지 연구소에서 관리하는 태양 전지 기술의 NREL 차트(아래 그림)에도 포함되었다.

이 돌파구는 상업용 페로브스카이트/실리콘 탠덤 태양 전지의 효율성을 크게 향상시킬 수 있다.

Steve Albrecht 교수는 "이것은 우리가 몇 달 전에는 예견하지 못했던 정말 큰 도약이다."라고 말한다. "HZB에 관련된 모든 팀, 특히 PV Competence Center(PVComB)와 HySPRINT 혁신 연구소 팀은 열정적으로 성공적으로 협력했다."

그의 팀은 매우 스마트한 인터페이스 수정과 함께 고급 페로브스카이트 구성을 사용했다. Albrecht 팀의 수석 저자이자 박사후 연구원인 Silvia Mariotti 박사와 Eike Köhnen 박사는 전하 캐리어 재결합 손실을 줄이는 방법을 개발하고 상세한 분석을 적용하여 인터페이스 수정의 특정 속성을 이해했다. 그런 다음 이러한 개발은 탠덤 태양 전지에서 성공적으로 구현되었으며 석사 학생인 Lea Zimmermann의 도움을 받아 추가적인 광학적 개선과 결합되었다.

또한 더 많은 과학자와 기술자들이 이러한 성공을 달성하기 위해 탠덤 셀을 개발하고 제작하는 데 도움을 주었다. 전체적으로 인터페이스와 광학적 수정을 통해 최고의 광전압(개방 회로 전압)을 가능하게 했고 새로운 기록 효율성을 가져왔다.

다양한 연구 기관과 회사에서 지속적으로 효율성을 추구하고 있으며, 지난 몇 년 동안, 특히 지난 달은 현장에서 매우 흥미진진했다. HZB의 팀은 2021년 후반에 29.8%의 효율성으로 기록적인 가치를 달성했다. 주기적인 나노텍스처를 통해 구현되었다. 보다 최근인 2022년 여름, 스위스의 Ecole Polytechnique Fédérale de Lausanne은 처음으로 인증된 탠덤 셀이 30% 장벽을 넘어 31.3%로 보고했으며, 이는 2021년 값보다 현저한 효율성 향상이다.

32.5%의 새로운 인증 값으로 기록은 다시 HZB로 돌아간다. Albrecht는 "페로브스카이트/실리콘 탠덤 기술이 지속 가능한 에너지 공급에 기여할 가능성이 매우 높다는 것을 보여주기 때문에 새로운 가치에 대해 매우 기쁘게 생각한다."고 말했다.

HZB의 과학 책임자인 Bernd Rech 교수는 다음과 같이 강조한다.

"32.5%에서 HZB 탠덤의 태양 전지 효율은 이제 이전에 값비싼 III/V 반도체에 의해서만 달성된 범위에 있다. NREL 그래프는 EPFL과 HZB의 마지막 두 증가가 실제로 얼마나 놀라운지를 명확하게 보여준다."

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