페로브스카이트 태양전지 실용화로 20년의 옥외 내구성 획득 성공

페로브스카이트 태양전지 실용화로 20년의 옥외 내구성 획득 성공

효고현립대학과 기슈기연공업 등의 연구그룹은 2021년 11월 15일 차세대 태양광 패널로 기대되는 

페로브스카이트 태양전지에서 세계최장이라는 야외환경 20년 상당한 수명을 얻는 데 성공했다고 발표했다.

 

탄소 전극을 갖춘 페로브스카이트 태양전지의 성능이 광조사에 의해 회복되는 메커니즘을 활용한 것으로,

이 전지의 실용화를 크게 뒷받침하는 성과라고 한다.

 

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페로브스카이트 태양전지는 현재 주류 실리콘계 태양전지와 비교하여 

높은 변환 효율의 잠재력과 낮은 제조 비용을 기대할 수 있기 때문에 차세대 태양전지로 주목받고 있다. 

 

실리콘계에 대해 약 300분의 1이라고 하는, 박막으로 발전할 수 있는 점에서, 

경량화도 용이하고, 태양 전지의 새로운 용도 확대에의 기대도 있다. 

 

전세계에서 활발하게 연구개발이 진행되고 있으며, 최근에는 20% 가까운 변환 효율을 기록하는 성과도 등장하는 등, 

효율면에서는 실용화에 속도가 붙기 시작하고 있지만, 내구성의 낮은 것이 해결해야 할 사안이었었다.

이번 연구 그룹이 개발한 탄소 전극을 갖춘 페로브스카이트 태양전지는

미리 다공질 구조의 산화티타늄, 산화지르코늄, 카본 전극의 3층을 인쇄로 형성하고,

페로브스카이트 잉크를 하부까지 스며들게 하고, 가열 처리에 의해 페로브스카이트 층을 결정화시킴으로써

태양 전지로서 기능시킨다.

 

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이 태양전지에 태양광을 조사하면 태양전지의 출력 파라미터인 개방 전압과 곡선 인자(도전성에 관련된 특성치)가

개선된다는 점이다.

 

이 특성에 의해, 내구성을 검증하는 시험에 있어서, 발전 출력이 초기값의 90%까지 열화하는데 걸린 시간은

3260시간을 기록했다.

 

이것은 옥외 환경에서 20년의 내구성(수명)에 상당하고,

실리콘계 태양전지에 필적할 수 있는 내구성을, 페로브스카이트 태양전지에서 처음으로 실증할 수 있었다고 한다.

탄소 전극을 구비한 페로브스카이트 태양전지는 진공 프로세스를 필요로 하지 않고,

탄소 전극은 금속 전극에 비해 저렴(제조 비용 절감), 완전 도포형 공정에서 경량 기판의 이용이 용이하고,

경량성을 확보하기 쉬운 일, 주요 재료인 탄소전극(그라파이트)과 요오드의 생산량은

일본이 세계 점유율 20~30%를 차지하고 있어 높은 경쟁력을 기대할 수 있는 장점이 있다고 한다.

이번에 개발한 태양전지의 변환 효율은 12% 정도이지만 앞으로 다결정 실리콘 태양전지에 필적하는 16% 이상의

모듈 변환 효율을 달성할 수 있다면 본격적인 실용화가 시야에 들어간다고 한다.

 

앞으로 고내구성을 유지하면서 변환 효율을 향상시키는 기술 개발이 기대된다.

덧붙여 이번 연구는 전략적 국제 공동 연구 프로그램(SICORP)에 의한 것으로,

스위스의 솔라로닉스사, 독일의 프라운호퍼 연구소등도 더해진 공동 연구팀에 의한 성과.

 

연구 내용에 대한 자세한 내용은 2021년 11월 13일(일본 시간)에 세계적으로 권위 있는

미국 오픈 액세스 잡지 'Cell Reports Physical Science'에서 공개되었다.

 

 

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[ 이 기사는 일본 기사를 번역한 것입니다. ]

 

출처 - https://www.itmedia.co.jp/smartjapan/articles/2111/17/news068.html

https://www.itmedia.co.jp/smartjapan/articles/2111/17/news068.html

 

 

 

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