이론효율 63.2%, 3세대 태양전지의 돌파구!

충격적인! 새로운 IBSC(Intermediate Band Solar Cells)는 일반 태양 전지보다 3배 높은 이론적 효율 63.2%를 달성할 수 있습니다(20% 정도의 효율)! 태양광 산업에 혁명을 일으킬 수 있는 국제 연구팀의 획기적인 발견! 네티즌들은 "IBSC의 컨셉주가 붐을 일으키려나?"라고 외치고 있다.

3세대 태양광 기술의 새로운 사랑

결정질 실리콘 태양 전지는 단결정, 다결정 및 비정질 실리콘 태양 전지를 포함하는 1세대 태양 전지를 나타냅니다. 이러한 셀은 이미 상업용 및 주거용 애플리케이션에 널리 사용되고 있으며 전 세계 태양광 시장의 90%를 차지합니다. 그러나 에너지 변환 효율은 15-25%에 불과하고 생산 비용이 높습니다.

2세대 박막형 태양전지는 유리기판 위에 만들어지며, 재료비와 생산원가는 저렴하지만 에너지 변환효율은 6-10%에 불과하다.

3세대 태양 전지는 에너지 변환 효율을 높이고 비용을 절감하며 응용을 용이하게 하는 것을 목표로 합니다. 이들은 새로운 태양전지로 알려져 있으며 무기 및 유기 박막 태양전지, 염료 감응 및 양자점 감응 태양 전지, 칼코게나이드 태양 전지를 포함합니다. 이들 전지의 상대적으로 짧은 개발 시간에도 불구하고 높은 이론적 에너지 변환 효율과 상대적으로 낮은 생산 비용으로 인해 개발 가능성이 큽니다.

이 중 IBSC(Intermediate Band Solar Cell)는 태양 전지의 전체 효율을 향상시키는 놀라운 새로운 개념입니다. 최대 63.2%의 이론적인 에너지 변환 효율로 3세대 태양광 기술의 새로운 사랑이며 업계에서 점점 더 선호되고 있습니다.

셀 에너지 변환 효율의 이러한 증가는 에너지 상태 밀도가 작은 좁은 에너지 밴드를 반도체의 금지된 밴드에 도입함으로써 달성됩니다. 이 좁은 에너지 대역의 도입은 개방 회로 전압을 일정하게 유지하면서 하위 대역 갭 흡수를 증가시킵니다. 이러한 개선으로 태양 전지는 일부 적외선 외에 대부분의 가시광선을 흡수하므로 전지의 전류 출력 및 에너지 변환 효율이 증가합니다.

그림 1 셀 에너지 밴드 다이어그램: 기존 태양 전지에는 전도대 CB와 가전자대 VB만 있지만 중간대역 태양전지는 태양광 흡수를 증가시키기 위해 중간대(IB)도 도입합니다.

IBSC(Intermediate Band Solar Cell)의 이론적 에너지 변환 효율은 높지만 고유의 높은 합성 특성(중간 대역에서 전자와 정공의 합성)과 반도체 격자의 파괴로 인해 성능이 기대만큼 높지 않습니다. , 에너지 변환 효율이 이론 값보다 낮거나 일반 셀의 효율보다 훨씬 낮습니다. 동시에 셀은 제조 비용이 매우 비쌉니다. 또한 IBSC는 수명이 짧고 저온에서만 사용할 수 있어 대량 생산 및 적용에 큰 제한이 있습니다.

영국 Imperial College와 호주 UNSW(University of New South Wales)의 과학자들은 최근 새로운 IBSC(intermediate band solar cell) 개발을 발표하고 RRL Solar 저널에 최신 연구 결과를 발표했습니다. 새로운 디자인은 침입형 밴드 태양 전지 분야의 주요 발전을 나타냅니다. 보고서에 따르면 새로운 IBSC는 새로운 태양 전지 구조를 사용하고 전지의 광전지 효율을 높이기 위해 태양 스펙트럼에서 더 많은 광자를 효과적으로 활용하는 독특한 광학 구조를 도입합니다. 이 연구의 발표는 또한 중간 대역 태양 전지 분야에서 중요한 진전을 의미하며 중간 대역 태양 전지의 상업적 응용을 촉진할 것으로 예상됩니다.

연구진에 따르면 새로 설계된 IBSC(Intermediate Band Solar Cell)는 그림 1에서 볼 수 있는 에너지 대역인 'Ratchet Band'(RB)를 포함하는 새로운 태양전지 구조를 도입했다. 상온 작동이 가능하다. 이 돌파구는 IBSC 셀의 향후 개발을 위한 중요한 토대를 제공할 것이며 중간 대역 태양 전지 분야의 주요 이정표입니다.

2020년에 두 명의 스페인 연구원은 다음과 같이 선언했습니다. 시장 부문에 따라 업계에서 큰 관심을 보일 것입니다." 이제 고효율 IBSC가 개발되고 있으므로 더 많은 회사가 개발 및 양산에 참여하면 PV 산업에 대대적인 개편이 될 수 있습니다.