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고효율 박막 태양전지 개발



(A perovskite-CIGS solar cell developed by UCLA Samueli researchers converts 22.4 percent of incoming energy from the sun, a record for this type of cell. Credit: UCLA Samueli Engineering)


종이처럼 얇고 가벼우며 쉽게 구부릴 수 있는 박막 태양전지는 앞으로 여러 분야에서 활용될 수 있어 연구가 활발한 분야입니다. 종이처럼 돌돌 말아 펼치는 휴대용 태양 전지나 태양광 비행기에 동력 공급, 웨어러블 기기와 연동되는 태양 전지 등 응용 가능성은 매우 큽니다. 앞서 몇 차례 소개한 것처럼 여러 연구자들이 계속해서 효율을 향상시켜 현재는 20%대에 도달했습니다. 


 캘리포니아 대학 (UCLA Samueli School of Engineering)의 양 양 (Yang Yang, UCLA's Carol and Lawrence E. Tannas Jr. Professor of Materials Science) 교수가 이끄는 연구팀은 두 개의 층을 지닌 고효율 박막 태양 전지를 개발했습니다. 아래층은 구리, 인듐, 갈륨, 세레나이드 (copper, indium, gallium and selenide)로 구성된 CIGS이고 위는 페로브스카이트(perovskite)의 얇은 층으로 된 이 태양 전지의 효율은 22.4%로 이런 종류 가운데는 최고 수준입니다. 


 연구팀이 개발한 perovskite-CIGS tandem solar cell의 두께는 3 마이크로미터에 불과한데 CIGS 층이 2 마이크로미터이고 페로브스카이트는 1 마이크로미터 입니다. CIGS만으로 효율이 18.7%에 이르며 페로브스카이트 층이 더해죠 22.4%까지 효율을 끌어올렸다고 합니다. 


 에너지 전환 효율이 20%대라면 상용화가 가능한 수준이지만, 실제 시장에 진입하기 위해서는 대량 생산이 쉽고 가격이 저렴하며 내구성이 좋아야 합니다. 이 목표를 달성하기 위한 연구가 계속 진행되면 결국 가까운 미래에는 고효율 박막 태양 전지가 여러 분야에서 활용될 수 있을 것으로 기대됩니다. 


 참고 




 Qifeng Han et al. High-performance perovskite/Cu(In,Ga)Se2monolithic tandem solar cells, Science (2018). DOI: 10.1126/science.aat5055
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