유리 위의 페로브스카이트 태양전지: 화석 연료가 인기를 끄는 또 다른 이유

새로운 저비용, 고효율 페로브스카이트 태양전지가 인플레이션 감소법의 세금 공제 혜택을 누릴 수 있는 시기와 맞춰 시장에 출시되고 있습니다.

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페로브스카이트 태양전지는 21세기 초부터 광전지 혁신가들을 열광시켜 왔습니다. 더 적은 비용으로 더 많은 전력을 공급하겠다는 페로브스카이트의 약속은 화석 연료를 없애는 데 도움이 될 것이지만 까다로운 물질을 작동시키는 것은 다음 단계의 과제였습니다. 그럼에도 불구하고 해결책이 나타나기 시작했으며 그 중 하나는 수세기 동안 검증된 진정한 재료인 유리와 관련이 있습니다.

이 주제를 처음 접하시는 분들을 위해 말씀드리자면, 페로브스카이트(CaTiO3)는 19세기에 처음 확인된 자연 발생 칼슘 티타늄 산화물 광물입니다. 연구원들이 실험실에서 구조를 재현하여 상대적으로 저렴한 비용으로 합성 페로브크사이트 태양전지를 생산하는 방법을 배울 때까지는 20세기 동안 계속되었습니다(CleanTechnica에 대한 자세한 내용은 여기에서 확인하세요).

용액에 폐기할 경우 페로브스카이트 태양광 소재는 저비용 제조 공정에 적합합니다. 유연한 표면을 포함하여 다양한 표면에 얇은 필름으로 페인팅, 인쇄, 스프레이 또는 분출할 수 있습니다.

“랩그로운 팩터는 상대적으로 저렴할 뿐만 아니라 실리콘 공급망 문제를 해결하는 데 도움이 될 수 있습니다.”라고 올해 초에 언급했습니다. “페로브스카이트 태양전지는 저비용, 빠른 처리량, 대량 제조 공정에 적합합니다. 또한 얇고 유연하며 가볍기 때문에 실리콘 기술로 가능한 것보다 훨씬 더 많은 응용 분야에 사용할 수 있습니다.”

"페로브스카이트 재료는 탁월한 광 흡수, 전하 운반체 이동성 및 수명을 제공하여 저비용, 산업 확장 가능한 기술을 실현할 수 있는 기회와 함께 높은 장치 효율성을 제공합니다"라고 에너지부 산하 네트워크의 일부인 국립 재생 에너지 연구소(National Renewable Energy Laboratory)는 설명합니다. 연구 기관의.

합성 페로브스카이트가 야외에서 분해된다는 점을 제외하면 아주 좋은 것 같습니다. 그러나 과학은 도전을 좋아하며 곧 다양한 해결 방법이 등장했습니다.

일반적인 해결책 중 하나는 납으로 페로브스카이트를 도핑하는 것인데, 이는 수명이 다한 처리 과정에서 손상이나 사고가 발생할 경우 환경에서 납을 제거하는 방법과 같은 또 다른 과제로 이어집니다. 솔루션 중에는 납을 흡수하고 자가 치유하는 코팅이 있습니다. 태양전지가 물에 녹는 것을 방지하는 첨가제도 개발 중이다.

언젠가는 완전 페로브스카이트 태양전지가 개발될 수도 있습니다. 그 사이에 효율성을 높이기 위해 페로브스카이트를 실리콘 태양전지와 함께 결합하는 단기 솔루션이 등장하고 있습니다.

페로브스카이트 스타트업 Caelux가 설명한 바와 같이, 상업적으로 이용 가능한 페로브스카이트 직렬형 태양전지에 대한 업계 목표는 최소 30%의 태양광 전환 효율입니다. Caelux는 페로브스카이트 코팅 유리에 대한 공식을 통해 그 목표를 달성할 수 있다고 확신하는 것 같습니다.

“Caelux의 독점 기술은 새로운 결정질 실리콘 모듈의 성능을 향상시켜 태양 ​​에너지를 더욱 강력하고 비용 효율적으로 만듭니다.”라고 회사는 설명합니다. "주력 제품인 Caelux™ One은 기존 PV 모듈 제조 공정에 완벽하게 통합되는 혁신적인 제품입니다."

새로운 실리콘 모듈에 대한 사실을 파악했다면 그것이 중요합니다. Caelux가 강화한 직렬형 태양전지의 성능은 실리콘 기술의 태양광 변환 효율의 최신 개선 사항을 활용하여 태양광 모듈의 전반적인 성능을 향상시킬 수 있습니다.

물어봐야 할 좋은 질문 중 하나는 유리 위의 페로브스카이트 재료 층이 실리콘 층의 변환 효율을 방해하는지 여부입니다. 그렇습니다. 하지만 페로브스카이트 층의 추가 주스가 차이를 만들어냅니다.

지난해 컨설팅 회사인 ReThink Energy는 22% 효율의 실리콘 셀을 예로 들었습니다. 페로브스카이트 코팅유리를 적용하면 변환효율이 10%로 떨어지지만, 전체적으로는 27.5%로 나온다. 5.5%의 차이는 수명 동안 태양광 어레이의 출력에 상당한 영향을 미칩니다.