출처:solliance.eu
왼쪽에서 오른쪽으로: Yifeng Zhao(TU-Delft), Mehrdad Najafi(TNO), Valerio Zardetto(TNO), Dong Zhang(TNO)(사진 제공: Niels van Loon)
EINDHOVEN, 2022년 9월 26일 – Solliance의 파트너인 TNO, TU Eindhoven, imec 및 TU Delft는 탠덤 태양 전지의 변환 효율성을 오늘날의 상용 PV(태양광) 모듈의 한계를 넘어 더욱 발전시키기 위해 힘을 합쳤습니다. 인증된 상단 셀이 있는 4단자 페로브스카이트/실리콘 탠덤 장치가 처음으로 30%의 장벽을 통과했습니다. 이러한 고효율은 평방 미터당 더 많은 전력을 사용하고 kWh당 비용을 절감할 수 있습니다. 그 결과는 밀라노에서 열린 제8차 세계 광전지 에너지 변환 회의(WCPEC{5}})에서 발표되었으며, 새롭게 부상하는 페로브스카이트 태양 전지와 기존의 실리콘 태양 전지 기술을 결합하여 달성되었습니다. 투명한 접점을 특징으로 하고 직렬 스택의 일부인 페로브스카이트 셀은 독립적으로 인증되었습니다.
또한 고전력 밀도를 달성하면 이러한 태양 전지를 건설 및 건물 요소에 통합할 수 있는 더 많은 기회가 생겨 기존 표면적이 PV 모듈로 더 많이 덮일 수 있습니다. 따라서 30% 장벽을 깨는 것은 에너지 전환을 가속화하고 화석 연료에 대한 의존도를 줄임으로써 에너지 안보를 개선하는 큰 단계입니다.
두 세계의 최고
탠덤 장치는 태양 스펙트럼을 더 잘 활용하기 때문에 단일 접합 태양 전지보다 더 높은 효율에 도달할 수 있습니다. 현재 부상하고 있는 탠덤은 바닥 장치용 상용 실리콘 기술과 페로브스카이트 기술을 결합합니다. 후자는 자외선과 가시광선의 고효율 변환과 근적외선으로의 탁월한 투명도를 특징으로 합니다. 4단자(4T) 탠덤 장치에서 상단 및 하단 셀은 서로 독립적으로 작동하므로 이러한 종류의 장치에 서로 다른 하단 셀을 적용할 수 있습니다. 상용 PERC 기술은 물론 이종 접합 또는 TOPCon과 같은 프리미엄 기술 또는 CIGS와 같은 박막 기술은 태양 전지를 거의 수정하지 않고도 4T 탠덤 장치에서 구현할 수 있습니다. 또한 4단자 아키텍처는 에너지 생산량을 더욱 높이기 위해 양면 탠덤을 구현하는 것을 간단하게 만듭니다.
네덜란드와 벨기에의 연구원들은 ESTI(이탈리아)에서 인증한 3×3 mm2 면적으로 반투명 페로브스카이트 전지의 효율을 최대 19.7%까지 성공적으로 개선했습니다. "이 유형의 태양 전지는 근적외선의 93% 이상이 하단 장치에 도달하도록 하는 매우 투명한 후면 접촉을 특징으로 합니다. 이 성능은 고급 광학 및 전기 시뮬레이션을 사용하여 반투명 페로브스카이트 태양 전지의 모든 레이어를 최적화하여 달성되었습니다. 실험실에서의 실험 작업에 대한 지침으로." TNO의 Dr Mehrdad Najafi는 말합니다. "실리콘 장치는 20×{9}}mm2 너비의 이종접합 태양 전지로 최적화된 표면 패시베이션, 투명 전도성 산화물 및 최첨단 캐리어 추출을 위한 Cu 도금 전면 접점을 특징으로 합니다."라고 Yifeng Zhao 박사 과정 학생이 말했습니다. TU Delft는 최근 동료 평가를 받았습니다. 페로브스카이트 아래에 광학적으로 적층된 실리콘 장치는 총 태양 에너지 변환에 대해 10.4% 효율 포인트에 기여합니다.
결합하여 30.1%는 독립적으로 작동하는 이 비영역 일치 4T 탠덤 장치의 변환 효율입니다. 이 세계 최고의 효율성은 일반적으로 인정되는 절차에 따라 측정됩니다.
4개의 터미널 탠덤 PV 모듈의 미래
이것이 전부는 아닙니다. 이 매우 투명한 페로브스카이트 전지를 후면 접촉(금속 랩 스루 및 맞물린 후면 접촉 전지) 및 TOPCon 태양 전지와 같은 다른 실리콘 기반 기술과 결합하여 30%에 가까운 변환 효율을 제공했습니다. 이것은 매우 투명한 페로브스카이트 태양 전지의 잠재력과 이미 상용화된 기술과 결합할 수 있는 유연성을 보여줍니다.
다수의 기존 기술에서 얻은 이러한 세계 최고의 효율성은 산업 배치를 향한 또 다른 이정표입니다. "이제 우리는 성분을 알고 30% 이상의 효율성에 도달하는 데 필요한 레이어를 제어할 수 있습니다. 재료와 프로세스를 넓은 영역으로 가져오기 위해 지난 몇 년 동안 수집한 확장성 전문 지식과 지식과 결합되면 우리는 TNO의 Tandem PV 기술 및 응용 프로그램 관리자인 Gianluca Coletti 교수는 "산업 파트너가 이 기술을 30% 이상의 효율성으로 대량 생산에 적용할 수 있도록 지원합니다."라고 말했습니다.
