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May 26, 2023

새로운 태양광 패널의 효율성은 30% 이상입니다.

PV 기술에 관해서는 두 가지 재료가 하나보다 낫습니다. 사라 카일리 왓슨 | 2023년 7월 7일 게시 오후 3:30 EDT 태양광 PV 용량은 미국 전역에서 빠르게 증가하고 있습니다.

PV 기술에 관해서는 두 가지 재료가 하나보다 낫습니다.

사라 카일리 왓슨 | 게시일: 2023년 7월 7일 오후 3시 30분(EDT)

태양광 PV 용량은 미국 전역(및 기타 지역)에서 빠르게 증가하고 있습니다. SEIA(Solar Energy Industries Association)에 따르면 지난 10년 동안 태양광 시장은 매년 24%씩 성장했습니다. 미국 전역에는 이미 149기가와트의 태양광 발전 용량이 설치되어 있으며, 이는 이론적으로 2,600만 가구에 전력을 공급할 수 있습니다. SEIA와 Wood Mackenzie는 태양광 시장이 5년 안에 3배 규모로 성장하여 2028년에 용량이 최대 378기가와트에 달할 것이라고 예측한 것처럼 미래도 밝아 보입니다. 태양광 발전은 2022년 전 세계에서 생산된 전기의 1조 2천억 와트를 차지했습니다.

[관련: 부유식 태양광 패널은 청정 에너지 분야의 차세대 혁신이 될 수 있습니다.]

태양에너지 개발 및 투자는 지구에 해를 끼치는 온실가스를 배출하지 않으면서 많은 양의 에너지를 생산할 수 있는 기술이기 때문에 보다 깨끗하고 지속 가능한 미래를 건설하는 데 매우 중요합니다. 이 기술은 최근 몇 년 동안 큰 발전을 이루었지만(19세기 첫 단계에서 비약적으로 발전했지만) 평균 태양광 패널의 효율은 여전히 ​​평균 약 15~20%에 불과합니다. 이는 우리가 가장 좋아하는 별에서 방출되는 원시 에너지의 약 80-85%가 손실된다는 것을 의미합니다. 가장 일반적으로 사용되는 광전지 기술인 실리콘 태양전지의 이론적 한계는 효율성이 약 29%라는 점은 말할 것도 없습니다.

과학자들은 수년 동안 이 문제를 해결하려고 노력해 왔습니다. NREL의 한 팀은 47% 효율의 패널을 만들었지만 안타깝게도 이 모델은 주류용으로 사용하기에는 가격이 너무 비쌉니다. 그러나 7월 6일 사이언스(Science)에 발표된 두 개의 개별 논문에 설명된 두 개의 서로 다른 연구자 팀은 실리콘 태양 전지 패널에 필요한 성능을 향상시키는 방법인 페로브스카이트를 발견했습니다.

페로브스카이트는 산화티탄칼슘과 동일한 결정 구조를 갖고 있지만, 워싱턴 대학에 따르면 다양한 목적을 위해 여러 가지 다른 원소로 구성될 수 있는 광물입니다. 이는 또한 25.2%의 실험실 기록 효율성을 지닌 매우 견고한 태양광 패널용 반도체를 만듭니다.

두 팀은 페로브스카이트와 실리콘을 결합하여 직렬형 태양전지를 만들었습니다. 이러한 기술이 반드시 새로운 것은 아닙니다. 첫 번째 기술은 2009년에 개발되었으며 홍콩 팀은 2016년에 효율성을 약 25%까지 높일 수 있었습니다. 그러나 이제 과학자들은 더 높은 수준에 도달하고 있습니다.

한 연구에서 스위스 Ecole Polytechnique Fédérale de Lausanne의 Xin Yu Chin과 팀은 페로브스카이트 상단 셀과 실리콘 하단 셀을 사용하여 셀 처리 중에 포스폰산 첨가제를 추가했습니다. 그들의 셀은 31%의 효율성에 도달했습니다.

Helmholtz-Zentrum Berlin für Materialien und Energie의 Silvia Mariotti가 이끄는 다른 팀은 피페라지늄 요오다이드(piperazinium iodide)라는 이온성 액체를 사용하여 직렬 태양 전지를 향상시켜 최대 32.5%의 효율을 달성했습니다.

연구에 참여하지 않은 재료 과학 연구원 Stefaan de Wolf와 Erkan Aydin은 Science에 게재된 관련 관점 기사에서 "이 임계값을 극복하면 고성능, 저비용 PV를 시장에 출시할 수 있다는 확신을 갖게 됩니다."라고 썼습니다. .

[관련: 과학자들은 2035년까지 90%의 청정 에너지를 얻을 수 있다고 생각합니다.]

경쟁은 유럽 밖에서도 뜨거워지고 있습니다. 사우디아라비아 킹 압둘라 과학 기술 대학의 드 울프(de Wolf) 교수는 그의 팀이 올해 초 아직 발표되지 않은 탠덤 셀 테스트에서 33.7%의 효율성을 달성했다고 주장합니다. 전 세계 태양광 패널의 대부분을 생산하는 중국 기업 LONGi는 지난 달 효율이 33.5인 직렬 태양광 패널을 개발했다고 발표했습니다.

이 모든 것이 흥미롭긴 하지만, 아직은 시작에 불과합니다. 지구를 살기 좋게 유지하기 위해 온실가스 배출을 줄이려면 훨씬 더 많은 청정 에너지가 필요합니다.