[에너지] 태양전지 효율 40%벽도 돌파 에너지식량

pic1.jpg » 프린팅 기반 방법을 이용하여 조립된 4중 접합 터미날 마이크로스케일 태양 전지와 As2Se3 물질.  

 

에너지 변환 효율이 거의 44%에 달하는 풀 스펙트럼 태양 전지가 미국 일리노이주 일리노이대 연구진에 의해 개발되었다. 이 태양 전지는 프린팅 기반 기술을 이용해 조립되었으며 더 효율적이고 가격 경쟁력이 있는 차세대 광전지로 사용될 수 있을 것으로 보인다.
 다중 접합 태양전지는 단일 접합 태양 전지보다 우수한 성능을 보인다. 단일 접합의 경우 29%의 에너지 변환율을 보이지만 다중 접합의 경우 44%에 달하는 효율을 가진다. 다중 접합이라는 이름이 의미하듯이, 이런 디바이스는 두 개 또는 그 이상의 접합을 포함하고 있으며 각각의 접합은 태양으로부터 나오는 빛의 다른 파장을 흡수한다. 예를 들면, 이 태양 전지의 전면에 있는 접합은 더 넓은 밴드갭 물질로 만들어졌으며, 이 경우 더 높은 에너지를 가진 포톤을 수확할 수 있다.
 반면에 더 낮은 에너지를 가진 더 풍부한 포톤들은 다중 접합 태양 전지의 뒷면에 위치한 더 작은 밴드갭을 가진 물질에 의해서 수확된다. 이런 태양 전지들의 대부분은 접합 사이에 샌드위치된 효율적인 투명 중간층을 포함하고 있다. 이 층은 광생산된 전자 및 정공이 이웃 접합을 재결합 없이 투과될 수 있도록 해준다. 문제는 다중 접합을 더 향상시키는 것이 어려울 것이라는 것이다.
 그 이유는 각 접합은 그 이웃과 격자가 일치해야 하는 데, 접합 개수가 증가하면서 이를 만족시키는 것이 점점 더 어려워지기 때문이다. 더구나 각 접합으로부터 나오는 현재 출력도 그들의 직류 연결 때문에 일치시켜야 할 필요가 있다.
 연구자들은 이런 문제를 극복하기 위해 여러 시도를 하였지만 그동안 별다른 성과는 없었다. 이에 일리노이주 어버나 샴페인 대학의 연구진은 매우 효율적인 4중 접합 태양전지를 제작할 수 있는 방법을 제시하였다. 연구진은 그들의 아이디어를 이용해 43.9%에 달하는 효율을 가진 태양전지를 제작할 수 있었다. 또 비록 다른 실험실에 의해서 검증되지는 않았지만 36.5%에 달하는 모듈 수준을 얻을 수 있었다. 이것은 지금까지 얻은 어떤 종류의 광전지 기술보다 훨씬 더 좋은 결과치이다.
 연구진은 앞으로 5개 또는 6개의 태양전지 접합을 가진 태양 전지에 도전해 태양에너지 변환 효율을 높일 계획이다.

출처
http://mirian.kisti.re.kr/futuremonitor/view.jsp?record_no=6801&cont_cd=GN 
KISTI 미리안 2014-05-05     
원문
http://nanotechweb.org/cws/article/tech/57047


곽노필 한겨레신문 선임기자 nopil@hani.co.kr
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