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[Technical News]페로브스카이트 태양전지, 모듈 구조 변경해 효율 상승

직렬연결부위에 금속 나노 전극 형성해 새로운 모듈 구현

[Technical News]페로브스카이트 태양전지, 모듈 구조 변경해 효율 상승 - 다아라매거진 기술이슈
금속 필라멘트 나노전극의 형성 모식도


페로브스카이트 태양전지는 용액 공정이 가능하고 소자의 에너지 전환 효율(2018년 기준 22.7%)이 높아 미래 에너지원으로 주목받고 있다.

하지만 페로브스카이트 태양전지 상용화를 위해서는 정밀한 패턴 공정으로 유효 면적을 극대화해 고효율의 대면적 모듈을 제작하는 기술이 필요하다.

차세대 태양전지로 주목받는 페로브스카이트 태양전지의 모듈 효율을 높이는 기술이 개발됐다. 이광희 교수(광주과학기술원) 연구팀이 전기화학적 패턴 방식을 이용해 페로브스카이트 태양전지의 모듈 효율을 높이는 모듈 구조를 개발했다고 한국연구재단(이사장 노정혜)은 밝혔다.

연구팀은 유·무기 복합 페로브스카이트가 이온 전도성이 있다는 것을 확인하고, 직렬연결 부위에 금속 나노 전극을 형성함으로써 새로운 모듈을 구현하는 데 성공했다. 특히 연구팀이 개발한 페로브스카이트 태양전지 모듈은 유효 면적 94.1%, 모듈 효율 14.0%를 달성했다.

금속 나노 전극을 이용하면 모듈 연결 시 발생하는 단위 셀의 비활성 영역 길이를 600μm(마이크로미터) 수준까지 감소시켰다.

이로 인해 단위 셀 길이 1cm의 페로브스카이트 태양전지 모듈 제작 시 유효 면적을 94.1% 수준까지 넓힐 수 있었다.

이광희 교수는 “이 연구는 현재 페로브스카이트의 낮은 모듈 효율을 개선할 수 있는 새로운 모듈 구조를 개발한 것”이라며 “앞으로 화석연료 자원을 대체하는 차세대 태양전지 상용화와 산업화를 한 단계 앞당긴 것으로 평가할 수 있다”라고 연구 의의를 설명했다.

이 교수에 따르면, 페로브스카이트 태양전지는 건물 일체형 태양광 발전 시스템(BIPV)뿐 아니라 유비쿼터스 시대의 새로운 에너지원으로 각광받고 있다. 또한 기후변화에 대응할 수 있는 신재생 에너지 확보를 통한 국가 경쟁력 상승을 기대한다.

페로브스카이트 신규 모듈 구조를 통해 기존의 단위 소자 효율에 비해 낮은 모듈 효율을 향상 시킬 수가 있었다. 이러한 고효율 페로브스카이트 모듈 제작 기술은 차세대 태양전지 산업화 전망을 밝게 했다.

더 나아가 개발된 모듈 제작 기술은 페로브스카이트 태양전지 분야 뿐만 아니라 유기태양전지, 메모리 소자등 다양한 전자 분야에 적용 가능한 기술이므로 동반 발전이 기대된다.
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