차세대 태양전지는 어떤 기술이나 개선점을 가지고 있는지에 대해 알고 싶습니다.
기존 태양전지의 단점을 보완하여 만들어지고 있는 차세대 태양전지는 효율성, 생산성, 재료의 개선 등 어떤 새로운 특징이 있는지에 대해 알려주세요.
특히, 개선은 어떤 방향으로 진행되고 있는지, 상용화를 위해 극복해야 할 기술적인 과제는 무엇인지 알려주세요~
안녕하세요! 손성민 과학전문가입니다.
차세대 태양전지는 기존 태양전지의 단점을 보완하기 위해 다양한 특징을 가지고 있습니다.
1. 효율성 개선: 차세대 태양전지는 더 높은 효율로 태양광을 전기로 변환할 수 있도록 개선되고 있습니다. 이를 위해 다양한 재료와 구조가 연구되고 있으며, 이를 통해 태양광을 더 효율적으로 수집하고 전기로 변환하는 기술이 발전하고 있습니다.
2. 생산성 개선: 생산 과정에서 더욱 효율적인 방법이 개발되어 생산성이 크게 향상되고 있습니다. 이를 통해 태양전지의 가격이 더욱 저렴해지고, 보다 많은 사람들이 태양전지를 사용할 수 있게 될 것입니다.
3. 재료의 개선: 다양한 재료를 사용하여 제조되고 있습니다. 이를 통해 태양전지의 생산 비용을 낮추고, 더욱 친환경적인 태양전지를 만들 수 있게 될 것입니다.
하지만 차세대 태양전지는 아직 상용화를 위해 극복해야 할 기술적인 과제들이 있습니다. 가장 큰 과제는 태양광을 전기로 변환하는 효율을 높이는 것입니다. 또한 태양전지의 수명과 안정성도 개선되어야 합니다. 이러한 과제들을 해결하기 위해 더 많은 연구와 개발이 필요합니다.
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안녕하세요. 장대은 과학전문가입니다.
유기 태양전기는 유기물 반도체를 광활성 층으로 활용, 다양한 목적으로 이용할 수 있어 '차세대 태양전지'라고 불린다.
다만 유기물 분자들이 열을 받을 경우 이들의 움직임이 많아지면서 전하를 전달하기에 적합하지 않은 상태로 변형, 열 안정성이 낮아진다는 문제가 있었다.
연구팀은 분자량이 낮은 유기물 분자인 '단분자 유기물' 반도체가 고온 환경에서 산화아연 표면에 있는 불순물과 만날 때 어떻게 손상되는지 관찰했다. 그 결과 유기물의 유동성이 커질수록 산화아연 표면이 더 많이 손상됨을 알아냈으며, 이 손상도가 높을수록 고온 환경에서의 유기 태양전지 효율이 떨어진다는 사실을 확인했다.
이를 해결하기 위해 연구팀은 극성과 휘발성을 가지는 단분자 유기물인 M-BT를 광활성 층 용액에 혼합해 광활성 층을 코팅했다
기존 실리콘 계통 태양전지 위에 페로브스카이트 태양전지를 얹어 태양광 파장 흡수폭을 확대해 발전 효율을 높이는 탠덤 타입의 양산화가 이뤄진다면 시장 수요 확대는 더욱 탄력을 받을 전망이라고 합니다 ^^
안녕하세요. 이충흔 과학전문가입니다.
유기 태양전기는 유기물 반도체를 광활성 층(빛을 흡수하여 전기를 생산하는 데 핵심 역할을 하는 얇은 층)으로 활용, 다양한 목적으로 이용할 수 있어 '차세대 태양전지'라고 불립니다. 다만 유기물 분자들이 열을 받을 경우 이들의 움직임이 많아지면서 전하를 전달하기에 적합하지 않은 상태로 변형, 열 안정성이 낮아진다는 문제가 있었습니다.
분자량이 낮은 유기물 분자인 '단분자 유기물' 반도체가 고온 환경에서 산화아연 표면에 있는 불순물과 만날 때 어떻게 손상되는지 관찰한 결과 유기물의 유동성이 커질수록 산화아연 표면이 더 많이 손상됨을 알아냈으며, 이 손상도가 높을수록 고온 환경에서의 유기 태양전지 효율이 떨어진다는 사실을 확인했습니다.
이를 해결하기 위해 극성과 휘발성을 가지는 단분자 유기물인 M-BT(5-Methyl-1H-benzotriazole)를 광활성 층 용액에 혼합해 광활성 층을 코팅했습니다. M-BT가 혼합된 용액은 산화아연의 표면에서 단분자 유기물이 스스로 얇은 보호층을 형성했다. 이를 통해 산화아연 표면의 불순물이 제거되면서 표면이 손상도가 낮아졌습니다.
기존 유기 태양전지의 효율이 사용 후 20시간이면 15% 감소한 데 비해, 새로 개발한 기술을 적용한 전지는 1000시간이 지나도 효율이 15%보다 적게 감소했습니다.