고성능 태양전지를 위한 저에너지 공정

우리 세계가 증가하는 에너지 수요와 기후 변화에 대처해야 하는 긴급한 요구에 맞서고 있는 상황에서 신뢰할 수 있고 친환경적인 전력원을 찾는 것은 매우 중요합니다. 태양 에너지는 과학자들이 햇빛을 포착하기 위해 더욱 효율적인 재료를 고안하는 하나의 솔루션을 제공합니다.

페로브스카이트 태양전지는 기존의 실리콘 태양전지에 대한 유망한 대안으로 떠오르며 여러 가지 장점을 자랑합니다. 그러나 재료를 가공하는 것은 복잡한 일이었습니다. 이제 UC Santa Barbara의 연구원들은 실온에서 고품질 페로브스카이트 필름을 만드는 방법을 개발했습니다. 팀의 혁신은 생산 공정을 단순화했을 뿐만 아니라 소재의 효율성을 20% 미만에서 24.4%로 높였습니다. 자세한 내용은 일지에 표시됩니다. 줄.

페로브스카이트는 같은 이름의 광물로 예시되는 특정 결정 구조를 특징으로 하는 재료 종류입니다. 이 소재로 만든 태양전지는 실리콘 기반 태양전지에 비해 많은 장점을 가지고 있습니다. 가볍고 유연하며 스프레이로 적용하거나 잉크처럼 인쇄할 수 있습니다. 또한 페로브스카이트 태양전지 생산은 고온과 클린룸 환경이 필요한 실리콘 광전지보다 탄소 배출량이 더 작을 가능성이 있습니다.

즉, 이러한 셀을 생산하려면 고온 어닐링과 까다로운 후처리 단계가 필요하므로 제조 속도가 크게 느려지고 일상 제품에 적용하기가 어렵습니다. 이러한 요인들은 페로브스카이트의 대규모 제조 채택을 방해하고 환경친화성을 떨어뜨립니다.

재료의 화학적 구성을 미세 조정함으로써 저자는 고품질 필름을 훨씬 더 효과적으로 생성하는 페로브스카이트 잉크를 개발했습니다. “우리의 방법은 가장 시간이 많이 걸리는 두 가지 단계인 열 어닐링과 후처리를 생략한 것을 제외하고는 기존 방법과 동일한 절차를 따릅니다.”라고 공동 저자이자 UC Santa Barbara의 박사후 연구원인 Ahra Yi가 말했습니다. 또한 단순한 제조 기술은 표준 제조 공정과 더 잘 맞고 전체 에너지 사용량을 줄여 이산화탄소 배출량을 줄입니다.

더욱이, 새로운 소재는 고온 공정을 사용하여 만든 셀보다 성능이 뛰어났습니다. 공동 저자이자 UCSB 박사과정 학생인 채상민은 “우리의 최적화된 페로브스카이트 태양전지는 24.4%라는 놀라운 효율을 달성했다”며 “상온 처리 장치의 20% 미만이었던 이전 한계를 넘어섰다”고 말했습니다.

새로운 절차는 또한 매우 부드럽습니다. 이를 입증하기 위해 연구팀은 신선한 잎에 페로브스카이트 층을 준비했는데, 이는 이전의 고온 공정으로는 불가능했던 일이었습니다. Yi는 “태양 전지가 잎의 광합성 과정을 모방하기 때문에 우리는 이 선택이 눈길을 끌고 상징적일 것이라고 생각했습니다.”라고 말했습니다.

이러한 다양성으로 인해 다양한 응용 분야가 가능해졌습니다. 유연한 실내 및 실외 에너지 생성에 매우 적합합니다. “우리의 접근 방식을 통해 우리는 이제 계속 증가하는 웨어러블 전자 장치, 센서, 디스플레이, 보안 카메라, 사물 인터넷(IoT) 장치 등에 전력을 공급할 수 있는 자유 형식 설계를 갖춘 고효율 태양 전지 개발을 고려할 수 있습니다. “라고 수석 저자이자 UCSB 고분자 및 유기 고체 센터 소장인 Thuc-Quyen Nguyen 교수가 말했습니다.

출처: https://www.sciencedaily.com/releases/2024/05/240507150043.htm