최고 효율 기록: 페로브스카이트와 유기물질로 만든 탠덤 태양전지

태양 전지의 효율성을 개선하여 화석 에너지원으로부터 독립하려는 시도는 태양 전지 연구의 주요 목표입니다. 포츠담 대학의 물리학자 펠릭스 랭 박사, 중국 과학 아카데미 베이징의 레이 멩 교수, 용팡 리 교수를 중심으로 한 팀은 이제 페로브스카이트와 유기 흡수체를 결합하여 기록적인 수준의 탠덤 태양 전지를 형성했으며, 이는 과학 저널 Nature에 보고되었습니다.

예를 들어 스펙트럼의 청색/녹색 및 적색/적외선 부분과 같이 짧은 파장과 긴 파장을 선택적으로 흡수하는 두 가지 재료를 결합하면 햇빛을 가장 효과적으로 활용할 수 있으며 태양 전지의 효율성을 높이는 잘 알려진 전략입니다.

지금까지 태양 전지의 가장 좋은 적색/적외선 흡수 부분은 실리콘이나 CIGS(구리 인듐 갈륨 셀레나이드)와 같은 전통적인 소재로 만들어졌습니다. 안타깝게도 이러한 소재는 높은 가공 온도가 필요하므로 비교적 높은 탄소 발자국을 보입니다.

Lang과 동료들은 Nature 에 게재한 연구에서 페로브스카이트와 유기 태양 전지라는 두 가지 새로운 태양 전지 기술을 결합했습니다. 이 두 기술은 모두 낮은 온도에서 낮은 탄소 발자국으로 처리됩니다. 그러나 Felix Lang은 이 새로운 조합으로 25.7%의 기록적인 효율을 달성하는 것은 쉽지 않았다고 말합니다. "이것은 두 가지 주요 혁신을 결합해야만 가능했습니다." 먼저 Meng과 Li는 흡수를 적외선까지 더욱 확장하는 새로운 적색/적외선 흡수 유기 태양 전지를 합성했습니다. 그는 "그래도 탠덤 태양 전지는 페로브스카이트 층에 의해 제한되었는데, 태양 스펙트럼의 청색/녹색 부분만 흡수하도록 조정하면 효율이 크게 저하됩니다."라고 설명합니다. "이 문제를 해결하기 위해 우리는 페로브스카이트에 적용된 새로운 패시베이션 층을 활용하여 재료 결함을 줄이고 전체 전지의 성능을 개선했습니다."

출처: https://www.sciencedaily.com/releases/2024/12/241203154655.htm