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신재생에너지

태양광 발전 모듈의 중요한 결함이 40년 연구를 거쳐 공개

by KaNonx카논 2020. 3. 2.
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태양광 발전 모듈의 중요한 결함이 40년 연구를 거쳐 공개

- 太陽光発電、ソーラーパネル効果の重要な欠陥が40年の研究を経て明らかに(英研究)





태양광 발전 (태양광 발전) 태양 전지를 이용하여


태양광을 직접 전기로 변환하는 발전 방식이다.


재해 등의 정전시에도 자가 발전이 있는 것이나,


자가 소비에 의한 가정의 에너지 비용을 절감 할 수 있으며, 


또한 남은 전력을 지역의 전력 회사에 팔아 수익을 얻는 것 등이


장점이 될 이외에도 환경 문제가 거론되는 요즘은 


CO2를 발생하지 않는 깨끗한 에너지로 주목을 받고있다.




그러나 이 놀라운 기술도 몇 가지 단점이있다.


단점을 불식하고 어떻게 효율적으로 태양 에너지를 사용 하는가하는 연구는 


긴 세월에 걸쳐 이루어지고 있으며, 현재도 진행 중이다.




이번 영국의 과학자들이 태양 전지 패널 효과에 중요한 결함이 있다는 것을 


40년의 연구 끝에 발견했다. 


태양 전지의 제조에 사용되는 실리콘에 결함이 있는 것 같다.




태양 전지의 제조에 사용되는 실리콘에 결함



대규모 시설에 태양 전지 (셀)을 사용하면 시스템이 고전압화 회로에 전류 누설이 발생하고, 


열화나 출력 저하가 생기는 문제가 발생할 수 있다는 것에 대해서는 이미 밝혀져있다.




이번 새로운 연구는 태양 전지의 제조에 사용되는 


실리콘 재료에 결함이 있었다는 것을 알 수 있었다. 


이것은 이전에는 발견되지 않았던 것이라고 연구진은 말했다.





LID 현상에 의해 2 %의 효율 저하가 발생



연구 발표에 따르면, 태양 전지 패널의 설치 직후 태양 전지에 포함되어있는 


산소와 붕소가 태양에 의해 출현하고 전자를 분해해 버리는 


빛에 의한 붕소과 산소 결합체 생성으로 발생하는 


출력 저하(LID) 현상이 일어나고 있다고 한다.




전세계 솔라 플랜트에 설치되는 패널 수를 늘리면 


이 LID 현상에 의해 출력 저하의 문제가 발생하여 큰 비용 피해를 초래하게 된다고 한다.



사실, LID 현상으로 인한 효율 저하로 세계가 생기는 에너지 손실은 


영미권 15국가의 원자력 발전소가 만들어내는 에너지보다 훨씬 많은 것으로 추정되고있다.




이 결함에 의해 태양 전지를 사용하여 처음 몇 시간에서 2%의 효율 저하를 일으키고 있다는 것이다.




환경적 또는 경제적 영향 때문에 태양 전지판의 효율 저하는 


지난 40년에 과학적으로도 공학으로도 큰 관심을 모으는 과제가 되고 있다.


그러나 그것에 종사하는 연구는 많아도 지금까지 문제 해결에는 이르지 못했다.


이 이야기는 이번 연구자의 한 사람인 영국 맨체스터 대학에 재학중인 토니 스피커 씨다.





실리콘의 약점을 철저히 조사


토니를 비롯한 연구팀은 40 년 동안 270건의 논문에서 발견 할 수 없었던 것을 발견하기 위해, 


이번에는 태양 전지의 제조 재료인 실리콘의 약점을 찾으려고 


DLTS라는 전기적 및 광학적 방법을 사용하여 연구를 실시했다.



DLTS (Deep Level Transient Spectroscopy)는 반도체의 


깊은 준위(트랩)를 측정하는 방법이다.


이 DLTS 분석에서는 태양 전지의 전하가 태양에서 변환되는 전자의 흐름이 갇히게 되는 것을 발견했다.


즉, 생산할 수 있는 전력 수준이 감소해 버린다는 것이다. 


이 결함은 태양 전지 패널이 실제로 가열 될 때 까지 활성화되지 않는 것으로 나타났다.




또한 보다 고품질의 실리콘은 더 이상 '수명'을 가진 전하 운반자 


(광자 에너지를 운반 전자)을 가지고 있던 것도 밝혀졌다. 


따라서, 이러한 트랩 효율의 저하와 관련이 있다는 생각을 뒷받침하는 것 으로 보았다.



또한, 실리콘에서 트랩을 제거하는 과정으로 어두운 곳에서 재료를 가열하여 


열화가 아래 위로 것으로 나타났다.



이번 LID 현상의 수수께끼가 해결 된 것은 크지만, 


"결함의 존재가 입증된 이상, 시급하게 수정을 요구 해야 한다."고 연구진은 지적했다.



효율이 2 % 하락하면, 


대단한 일처럼 생각되지 않을지도 모르지만,


이 솔라 패널이 세계 총 에너지 수요의 대부분을 담당하는 책임이 있다고 생각하면


발전 능력의 손실에도 이어질 것입니다. (토니 스피커)


 또한 이 논문은 ' Journal of Applied Physics'에서 발표되었다.




https://news.biglobe.ne.jp/trend/0625/kpa_190625_7397082014.html



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