#28 미래의 태양전지
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안녕하세요. 수전해/수소연료전지 기반 발전 시스템을 개발하는
(주)케이워터크레프트입니다.
지난 시간에는 태양전지 개발의 현재에 관하여
알아보았는데요.
오늘은 미래의 태양전지 개발의 전망에 대하여
알아보겠습니다.
세계 태양광 시장의 연평균 성장률은 2015년까지
약 18%로 전망하고 있습니다.
우리나라의 경우, 신재생에너지 총 매출의 약 70%를 점유할 만큼
신재생에너지 분야의 핵심으로 자리매김 하고 있습니다.
오늘은 차세대 태양전지로 주목되는
양자점 태양전지, 나노와이어 태양전지, 페로브스카이트 태양전지에 대해서 알아보겠습니다.
1. 양자점 태양전지
기존의 태양전지의 광전 변환 방법은
흡수되는 광자의 에너지에는 무관하고
오직 흡수된 광자의 수에 비례하여 전자-정공쌍을 생성하였습니다.
그리하여 높은 에너지를 가지는 광자의 남는 에너지가
열로 손실되므로 매우 비효율적이였습니다.
이를 보완하기 위해 최근에는 양자점과 나노기술을 이용하여
기존의 광전 변환 메커니즘의 비효율성을 개선한 신개념의
MEG 태양전지에 대한 연구개발이 활발히 추진되고 있습니다.
MEG는 높은 광에너지를 흡수하여 여기된 전자와 정공이
낮은 에너지 상태로 천이하면서 1개의 전자-정공쌍을 만드는데,
이때 낮은 에너지 상태로 천이되면서 발생된 에너지를
가전자대의 전자가 흡수하여 다시 전자-정공쌍을 만들어
2개 혹은 여러 개의 전자-정공쌍을 생성하는 원리입니다.
양자점 태양전지 메커니즘
출처 : 실리콘 태양전지의 기술현황 및 전망, 박철민 외 (2013)
MEG 광전 변환 메커니즘을 이용한 태양전지는
기존 태양전지에 비해 빛 에너지를 보다 효율적으로
전기에너지로 전환할 수 있기 때문에
획기적인 효율의 향상을 기대할 수 있습니다.
2. 나노와이어 태양전지
표면적이 커서 광흡수율이 높고 효율적인
전하 분리 측면에서 장점을 가지는 실리콘 나노와이어를
이용한 태양전지가 유망한 구조로 부각되고 있습니다.
실리콘 나노와이어에 입사된 빛은
와이어 내부에서 여러차례 발생하는 반사로 인해,
빛이 이동하는 거리가 와이어 길이보다 길어져서
높은 광흡수를 가능하게 합니다.
이와 같이 빛의 이동경로를 높여주는 것이
나노 와이어의 주된 강점입니다.
최근에는 고효율의 태양전지를 위해
나노와이어 태양전지를 기반으로 적층형 구조에 대한 연구가
활발히 추진되고 있습니다.
실리콘 나노 와이어 태양전지 구조
출처 : 실리콘 태양전지의 기술현황 및 전망, 박철민 외 (2013)
3. 페로브스카이트 태양전지
신재생에너지 시대로의 전환을 위해
보다 저렴하고, 보다 효율적인 태양전지 기술이 필요해졌습니다.
그런 필요에 의해 최근, 페로브스카이트 태양전지가
주목받고 있습니다.
이는 딱딱한 실리콘 대신,
유연하고 얇은 페로브스카이트 구조를 활용한 태양전지인데,
페로브스카이트 태양전지는 원가가 저렴하고,
고가의 장비들이 필요하지 않아
제조비용이 실리콘 태양전지의 절반 수준이라고
예상하고 있습니다.
전 세계 연구자들이 노력하고 있는 만큼
보다 저렴하고, 보다 효율적인 태양전지를 활용한
태양광 발전 시대가 오는 날이
곧 찾아올 것으로 보입니다.
페로브스카이트 개략도
출처 : 신소재경제
참고문헌.
blog.kepco.co.kr
energy.or.kr
http://www.amenews.kr/m/view.php?idx=36108
[납없는 페로브스카이트 신소재 제시]
[실리콘 태양전지의 기술현황 및 전망] 박철민 외 6명, 한국태양광발전학회 (2013)
[네이버 지식백과] 태양전지 [Solar cell, Solar battery] (물리학백과)
[네이버 지식백과] 태양전지 [Solar Photovoltaic Cell] (손에 잡히는 IT 시사용어, 2008.02.01.)
오늘은 태양전지 개발의 미래전망에 대해 알아보았습니다.
다음시 시간에는 태양전지가 실생활에 쓰이는 예시에 대해 소개해드리겠습니다.
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