[지금은 과학] 전기를 만들어 투명하게 … 차세대 태양 전지가 나왔다

[아이뉴스24 정종오 기자] 차세대 투명 태양 전지가 개발되었습니다.

발전뿐 아니라 투명성이 보장되며 외벽과 창호 건축, 도시 구조물, 모빌리티, 디바이스 등 차세대 태양 광 시장을 선점 할 수있을 것으로 기대된다.

2050 년 탄소 중립 사회 실현을위한 그린 뉴딜과 에너지 전환 촉진의 핵심 과제로 신 재생 에너지 확대 노력이 가속화되고 있습니다.이 가운데 국내 연구팀이 미래 에너지 수확 형 태양 전지 기술을 개발했습니다. 차세대 고 부가가치 태양 광 분야에 적용됩니다.

에너지 수확은 햇빛, 바람, 물, 진동, 온도와 같은 자연 에너지 또는 일상 생활에서 버려지는 에너지를 전기 에너지로 수확하거나 제거하는 기술입니다.

한국 에너지 연구원 (대표 김종남)은 태양 광의 일부를 발전과 함께 투과시켜 가시 광선 투과율을 동시에 확보 할 수있는 고효율 CIGS 양면 투광 태양 전지 핵심 기술을 발표했다. 개발 기술을 통해 가시 광선 투과율 10 % 이상의 발전 효율은 한쪽면에서 10 %, 양면에서 15 % 이상의 성능을 확보했습니다.

CIGS 박막 태양 전지는 구리, 인듐, 갈륨, 셀레늄의 4 원소로 이루어진 Cu (In, Ga) Se2 무기 화합물을 광 흡수층으로 사용하는 차세대 태양 전지로, 실리콘 태양 전지에 이어 가장 앞선 상용화

◆ 투명하여 어디에서나 사용 가능

투명 태양 전지는 발전과 가시 광선 투과를 함께 구현할 수있어 건물 외벽과 창문, 도시 구조물, 모빌리티, 디바이스 등 다양한 에너지 하베스 팅 셀로 적용될 것으로 예상된다. 효율성, 광 투과율, 내구성, 저조도 발전 성능을 갖춘 태양 전지 기술은 아직 개발되지 않았습니다.

부분적으로 상용화 된 투명 태양 전지는 기존에 개발 된 태양 전지의 일부를 스크래핑 또는 펀칭하여 제조합니다. 이 때문에 투명하고 불투명 한 부분이 교차되어 성능이 낮고 생산비가 높아 시각적 불편 함을 유발하는 단점이있다.

유기 또는 유기-무기 화합물 광 흡수층을 사용하는 투명 태양 전지는 장기간의 광조 사나 고온 다습 환경에서 단시간에 성능이 크게 저하되는 단점이있다.

이 문제를 해결하기 위해 태양 광 연구단 조준식 연구원 (교신 저자)은 내구성이 우수한 무기 물질 인 CIGS 광 흡수층 양면에 인듐 주석을 만들었다. 기존의 몰리브덴 (Mo) 금속 전극과 달리 광 조사 및 온도 및 습도. 산화물 (Sn- 도핑 된 인듐 산화물; ITO) 투명 전극이 사용되었다.

입사되는 가시광 선의 일부를 투과 할 수있는 광 흡수층의 두께를 0.3 마이크로 미터 이하로 정밀하게 조절하여 자기 투과가 가능한 양면 발전 투명 태양 전지 기술을 개발했다.

이 기술은 기존 CIGS 태양 전지 제조에서 사용하던 복잡한 3 단계 동시 증발 공정 대신 단순하고 재현성이 높은 1 단계 동시 증발 공정을 사용하여 증착 시간을 절반으로 줄였습니다.

광 흡수층의 두께를 2 마이크로 미터에서 0.3 마이크로 미터 미만으로 줄여 기존 공정에 비해 소재 사용량과 가공 시간을 10 단계로 크게 줄였습니다.

가시 광선이 투과 될 수있는 얇은 광 흡수층과 양면 투명 전극을 이용한 소자 구조로 자연광 투과율을 확보 할 수있어 기존 기술 대비 생산 수율을 높이고 제조 비용을 대폭 절감 할 수 있습니다.

곽지혜 한국 에너지 연구원 신 재생 에너지 연구원장은“개발 된 기술은 기존 상용 태양 전지 기술의 성능과 응용 한계를 극복 할 수있는 태양 전지 슈퍼 갭 기술로 발전 할 수있다. 차별화 된 새로운 장치 구조와 프로세스를 사용합니다. ” 다양한 태양 광 응용 분야 발굴을 통한 태양 광 발전 공급 확대는 정부가 추진하고있는 탄소 중립 및 그린 뉴딜 정책 실현에 기여할 것으로 기대된다.

연구 결과 (논문 제목 : 단일 단계 공정 및 광 관리 전략을 통한 반투명 및 양면 초박형 Cu (In, Ga) Se2 태양 전지)는 재료 과학 분야의 국제 저널 인 Nano Energy에 게재되었습니다.

주저자는 한국 에너지 연구원 · 태양 에너지 연구단 신민정 연구원이다. 공동 저자는이 아름, 태양 광 연구소 연구원, 조아라, 김기환, 안승규, 박진수, 유진수, 윤재호, 신동 협, 정인영, 곽지혜 신 재생 에너지 연구소 소장이다.