페로브스카이트 태양전지 세계 기록 효율 34.6% 달성 및 기술 개발 기업 BEST 3

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페로브스카이트 태양전지 세계 기록 효율 34.6% 달성 및 기술 개발 기업 BEST 3

페로브스카이트(Perovskite)는 특정 결정 구조를 가지는 물질을 일컫는 용어로, 최초로 발견된 광물 CaTiO₃(칼슘 타이타늄 옥사이드)의 이름에서 유래되었습니다. 페로브스카이트 태양전지는 이 구조를 활용하여 제조한 태양전지로, 높은 효율성과 저비용으로 인해 차세대 태양광 발전 기술로 주목받고 있습니다. 페로브스카이트 기술적 …

페로브스카이트
페로브스카이트

페로브스카이트(Perovskite)는 특정 결정 구조를 가지는 물질을 일컫는 용어로, 최초로 발견된 광물 CaTiO₃(칼슘 타이타늄 옥사이드)의 이름에서 유래되었습니다. 페로브스카이트 태양전지는 이 구조를 활용하여 제조한 태양전지로, 높은 효율성과 저비용으로 인해 차세대 태양광 발전 기술로 주목받고 있습니다.

페로브스카이트 기술적 특성

  1. 구조와 재료
    • 페로브스카이트는 ABX₃ 형태의 결정 구조를 가지며, A는 유기 양이온(예: 메틸암모늄), B는 금속 양이온(예: 납 또는 주석), X는 할라이드 음이온(예: 요오드, 브롬)으로 구성됩니다 (RSC Publishing).
    • 다양한 조합의 A, B, X 요소를 통해 밴드갭 조정, 광 흡수 특성 등 다양한 물리적, 화학적 특성을 조절할 수 있습니다.
  2. 전력 변환 효율(PCE)
    • 페로브스카이트 태양전지는 최근 몇 년간 급격히 효율이 향상되었습니다. 초기 3.8%의 효율에서 현재 상용 셀에서 25% 이상의 효율을 달성하고 있습니다 (RSC Publishing) (ScienceDaily).
    • 롱지(LONGi)는 페로브스카이트-실리콘 탠덤 셀에서 34.6%의 세계 기록 효율을 달성했습니다 (pv magazine International).
  3. 제조 공정
    • 용액 공정, 스핀 코팅, 증착법 등을 사용하여 페로브스카이트 층을 형성할 수 있습니다. 이러한 공정은 저비용이며 대규모 생산에 적합합니다.
    • 제조 과정에서 사용되는 재료와 공정의 조절을 통해 셀의 효율과 안정성을 개선할 수 있습니다 (MDPI).

페로브스카이트 기술 개발 방향성

  1. 안정성 개선
    • 연구자들은 페로브스카이트 태양전지의 장기적인 안정성을 개선하기 위해 다양한 접근 방식을 시도하고 있습니다. 예를 들어, 새로운 재료 및 구조를 도입하여 셀의 내구성을 높이고, 외부 환경에 대한 저항성을 강화하고 있습니다 (ScienceDaily) (RSC Publishing).
  2. 대규모 생산
    • 대규모 생산을 위한 기술 개발도 중요한 이슈로, 연구자들은 저비용으로 고효율의 페로브스카이트 층을 대량 생산할 수 있는 공정을 개발하고 있습니다. 이는 상용화 가능성을 높이는 데 중요한 역할을 합니다 (pv magazine International).
  3. 다중 접합 태양전지
    • 다중 접합 페로브스카이트 태양전지는 서로 다른 밴드갭을 가진 여러 층을 사용하여 더 넓은 스펙트럼의 태양광을 흡수할 수 있게 합니다. 이를 통해 전력 변환 효율을 극대화할 수 있습니다. 최근 연구에서는 페로브스카이트-페로브스카이트-실리콘 삼중 접합 태양전지가 27.1%의 효율을 달성했습니다 (RSC Publishing).

페로브스카이트 장점

  1. 높은 효율성
    • 페로브스카이트 태양전지는 높은 광 흡수율과 긴 전하 운반 수명으로 인해 높은 효율을 자랑합니다.
    • 다중 접합 구조를 통해 더욱 넓은 스펙트럼의 태양광을 흡수하여 효율을 극대화할 수 있습니다 (RSC Publishing).
  2. 저비용
    • 저비용 재료와 간단한 제조 공정 덕분에 생산 비용이 낮습니다. 이는 기존 실리콘 태양전지에 비해 경제적 이점을 제공합니다.
    • 용액 공정을 통해 대규모 생산이 가능하며, 이는 상업화에 유리한 조건입니다.

페로브스카이트 태양전지 효율 및 기술 개발 기업 BEST 3

  1. 롱지(LONGi)
    • 롱지는 페로브스카이트-실리콘 탠덤 태양전지에서 34.6%의 세계 기록 효율을 달성했습니다. 이 기록은 유럽 태양광 시험 시설(European Solar Test Installation, ESTI)에서 인증받았습니다. 롱지는 전자 전송층의 박막 증착 공정을 최적화하고, 고효율 결함 패시베이션 재료를 개발하여 이 성과를 이루었습니다 (pv magazine International).
  2. 옥스포드 PV(Oxford PV)
    • 옥스포드 PV는 상용 크기 페로브스카이트-실리콘 탠덤 셀에서 28.6%의 효율을 달성했다고 발표했습니다. 이는 기존 실험실 규모 셀보다 훨씬 큰 크기에서 이루어진 효율입니다 .
  3. University of Toledo
    • 미국의 연구팀은 페로브스카이트-카드뮴 텔루라이드(CdTe) 탠덤 태양전지에서 25%의 효율을 달성했습니다. 이 연구는 상용 CdTe 태양전지의 효율을 향상시키기 위해 새로운 투명 후면 접촉 기술을 사용했습니다 (pv magazine International).

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