태양 전지 연구의 주요 목표는 화석 연료 에너지원으로부터 독립하기 위해 태양 전지의 효율을 향상시키는 것입니다. 포츠담 대학교의 물리학자 펠릭스 랭 박사가 이끄는 연구팀은 중국과학원 베이징 캠퍼스의 레이 멍 교수, 용팡 리 교수와 함께 페로브스카이트와 유기 흡수체를 통합하여 기록적인 효율을 달성하는 탠덤 태양 전지를 개발하는 데 성공했으며, 이 결과는 과학 저널 네이처에 발표되었습니다.
이 접근법은 단파장과 장파장, 특히 스펙트럼의 청색/녹색 및 적색/적외선 영역을 선택적으로 흡수하는 두 가지 재료를 결합하여 태양광 활용을 최적화합니다. 전통적으로 태양 전지에서 가장 효과적인 적색/적외선 흡수 성분은 실리콘이나 CIGS(구리 인듐 갈륨 셀레나이드)와 같은 기존 소재에서 얻어졌습니다. 그러나 이러한 소재는 일반적으로 높은 공정 온도를 필요로 하기 때문에 상당한 탄소 발자국을 초래합니다.
랭과 그의 동료들은 최근 네이처(Nature)에 발표한 논문에서 두 가지 유망한 태양 전지 기술, 즉 페로브스카이트와 유기 태양 전지를 결합했습니다. 이 두 기술은 저온에서 처리가 가능하고 탄소 배출량을 줄였습니다. 펠릭스 랭은 이 새로운 조합으로 25.7%라는 놀라운 효율을 달성하는 것은 쉽지 않은 과제라고 지적하며, "이러한 획기적인 발전은 두 가지 중요한 발전의 결합을 통해서만 가능했습니다."라고 설명했습니다. 첫 번째 획기적인 발전은 멩(Meng)과 리(Li)가 개발한 새로운 적색/적외선 흡수 유기 태양 전지로, 흡수 능력을 적외선 영역까지 확장했습니다. 랭은 "그러나 탠덤 태양 전지는 페로브스카이트 층으로 인해 한계에 직면했습니다. 페로브스카이트는 태양 스펙트럼의 청색과 녹색 영역을 주로 흡수하도록 설계할 경우 효율이 크게 저하됩니다. 이를 극복하기 위해 페로브스카이트에 새로운 패시베이션 층을 구현하여 재료 결함을 완화하고 전지의 전반적인 성능을 향상시켰습니다."라고 덧붙였습니다.
게시 시간: 2024년 12월 12일