전환 중 재생 에너지 태양열 발전은 기후 변화에 맞서는 싸움에서 매우 중요합니다. 그러나 태양열 기술은 처음 등장한 이래로 놀라운 진전을 이루었지만, 화석 연료에 대한 실행 가능한 대안이 되려면 여전히 새로운 기술이 필요합니다. 이 시나리오에서 재생 에너지 분야의 최신 발명품인 페로브스카이트는 효율적인 태양열 발전 개발에 게임 체인저가 될 수 있습니다.
전통적인 태양광 패널은 효율성이 제한된 결정질 실리콘(c-Si) 또는 박막 태양광 기술을 사용하여 만들어집니다. 그러나 페로브스카이트는 가볍고 유연한 결정 구조로, 유연하거나 질감이 있는 모든 표면에 쉽게 증착될 수 있습니다. 덕분에 더 얇고 가벼운 것을 만들 수 있습니다. 태양 전지 패널실리콘 태양 전지보다 낮은 비용으로 실온에서 작동하고 태양으로부터 더 많은 전기를 생산할 수 있습니다.
페로브스카이트의 응용 분야는 아직 상용화되지 않았지만, 지속적인 연구와 투자의 대상입니다. 많은 회사가 잠재력을 활용하고자 하는 지금이 페로브스카이트 태양 전지, 그 기술, 그리고 전통적인 태양 전지와의 차이점에 대해 알아볼 좋은 시기입니다.
차례
페로브스카이트란?
페로브스카이트 태양 전지는 어떻게 만들어지나요?
다양한 유형의 페로브스카이트 태양 전지
페로브스카이트 태양 전지 대 결정질 실리콘 태양 전지
결론
페로브스카이트란?
결정질과 달리 규소페로브스카이트는 1839년 러시아에서 처음 발견된 같은 이름의 광물과 유사한 독특한 결정 구조를 가진 물질 계열입니다. 그러나 페로브스카이트가 흡수 물질로 처음 연구된 것은 2006년이 되어서였고, 연구 결과는 2009년 후인 XNUMX년에 발표되었습니다.
여러 종류의 페로브스카이트가 존재합니다. 처음 발견된 페로브스카이트는 칼슘 티타늄 산화물로 구성되었습니다. 나중에 메틸 암모늄 납 삼요오드화물을 포함한 여러 종류의 페로브스카이트가 발견되었습니다. 그럼에도 불구하고 태양광 산업에 가장 유리한 페로브스카이트는 다음과 같습니다. 결정 주석이나 납 원자에 연결된 유기 및 무기 분자로 만들어졌습니다.
페로브스카이트는 3가지 중 가장 유망한 것입니다.rd 세대 광전지 (PV) 시스템으로, 태양열 산업에서 게임 체인저가 되었습니다. 지난 4년 동안 페로브스카이트 태양 전지의 효율성은 XNUMX% 미만에서 XNUMX% 이상으로 증가한 것으로 나타났습니다. 20%. 향후 15년 내에 그들의 효율성은 더욱 높아져 XNUMX년을 능가할 것으로 예측됩니다. 30%. 이러한 이유로 페로브스카이트 태양 전지는 기존의 c-Si 태양 전지 패널과 대부분의 박막 태양광 전지를 대체할 가능성이 있다고 믿어집니다.
페로브스카이트 태양 전지는 어떻게 만들어지나요?
간단히 말해서, 페로브스카이트 태양 전지는 "습식 화학"이라는 공정을 통해 만들어집니다. 여기서는 메틸암모늄 할라이드, 메틸암모늄 납 요오드화물 및 기타 첨가제와 같은 재료가 용액에 혼합됩니다. 이 혼합물은 유리, 금속 산화물, 실리콘 태양 전지, 유연한 폴리머 또는 투명한 목재에 적용할 수 있습니다.
기본 소재에 페로브스카이트 용액을 증착하는 것은 스핀 코팅을 통해 수행되는데, 이는 어린이들이 사용하는 Spin-Art 기계와 동일한 개념을 기반으로 합니다. 용액은 기판에 분무되거나 떨어지며, 기판은 고속으로 회전하여 용액의 얇은 층이 표면에 고르게 퍼지도록 합니다. 혼합물의 용매가 증발하면 페로브스카이트 필름이 페로브스카이트 결정의 얇은 층으로 남게 되며, 이를 태양 전지에 쉽게 배선할 수 있습니다.
그러나 페로브스카이트를 제조하는 방법은 하나뿐이 아닙니다. 태양 전지예를 들어 증기 지원, 2단계 증착, 열 증기 증착 등이 있습니다.
다양한 유형의 페로브스카이트 태양 전지
전반적으로 모든 태양 전지는 공통점이 있습니다. 여기에는 최소한 하나의 음극층, 광전지 재료의 양극층, 전도성 전면 및 후면 전극이 포함됩니다. 전극은 태양에 의해 충전된 전자를 음극층에서 전선을 따라 운반하여 전기를 생성한 다음 양극층으로 다시 가져옵니다. 또한 모든 태양 전지는 태양 모듈에 장착된 후 캡슐화 층에 밀봉되어 날씨 손상으로부터 보호됩니다.
이제 다양한 유형에 관해서 말씀드리자면, 페 로브 스카이 트 태양 전지, 두 가지 유형이 매우 중요합니다. 박막 셀과 탠덤 셀입니다. 박막 셀은 광전지 재료로 페로브스카이트만 포함하는 반면, 탠덤 셀은 여러 층의 페로브스카이트 또는 결정질 실리콘 층 위에 얇은 페로브스카이트 층을 가질 수 있습니다.
박막 탠덤 셀도 있습니다. 여기서 셀은 다음을 포함합니다. 구리 페로브스카이트 층으로 코팅된 인듐 갈륨 셀레나이드(CIGS) 층. 박막 탠덤 셀은 이미 완벽한 태양열 기술입니다.
페로브스카이트 태양 전지 대 결정질 실리콘 태양 전지
결정질 실리콘 태양 전지는 잘 확립된 대량 생산 공정을 갖춘 성숙한 기술로 간주되며, 수십 년 동안 태양 산업에서 표준이 되어 왔습니다. 이는 흡수체 층에 단결정 또는 다결정 c-Si가 사용되는 AI-BSF 구조를 가지고 있습니다.
페로브스카이트와 c-Si의 흥미로운 차이점은 빛 흡수 잠재력입니다. 페로브스카이트 세포 c-Si는 태양 스펙트럼의 광범위한 색상에 대응할 수 있는 반면, c-Si는 1,100nm 이상의 파장의 빛만 흡수할 수 있습니다. 이는 페로브스카이트 셀의 구조로 인해 전자가 두꺼운 층을 효율적으로 관통할 수 있기 때문입니다. 결과적으로 더 많은 양의 햇빛을 전기로 변환할 수 있어 페로브스카이트의 효율성이 높아집니다.
페로브스카이트 태양 전지의 기록된 최고 효율은 다음과 같습니다. 29.15 %를 c-Si 태양 전지에서 나타난 낮은 25.4%와 비교했을 때. 결정질 실리콘 Al-BSF가 고도로 성숙한 기술이라는 점을 고려하면, 이는 페로브스카이트 태양 전지 패널의 유망한 잠재력을 증명합니다.
마지막으로 페로브스카이트 태양 전지 낮은 잠재력을 지닌 소재와 감소된 가공 비용을 제공합니다. 또한 다양한 색상으로 제조할 수 있어 소비자가 필요에 맞게 제품을 맞춤 설정할 수 있습니다. 유연성, 경량성, 반투명성과 같은 페로브스카이트 태양 전지의 추가 특성은 연구원과 전자 설계자들에게 페로브스카이트 태양 전지의 다양한 응용 분야가 c-Si를 대체할 수 있다고 확신시켰습니다. technology 장기적으로는.
사람들은 언제 페로브스카이트 태양 전지를 살 수 있나요? 결론
연구원 및 전문가 재생 에너지 산업계는 페로브스카이트를 저렴하고 효율적이며 환경 친화적인 태양 전지를 개발하기 위한 유망한 소재로 보고 있습니다. 그 결과, 많은 기업과 조직이 현재 National Renewable Energy Laboratory(NREL), Oxford PV, Qcells 등을 포함하여 페로브스카이트 태양 전지의 잠재력을 연구하고 있습니다. 그들이 제조하는 셀은 우표 크기의 테스트 셀로 아직 대중에게 판매할 준비가 되지 않았지만, 대규모 상용화는 멀지 않을 수 있습니다.
