(19.09.05)
[투데이에너지 송명규 기자] 태양전지의 효율을 더 높이는 방법으로 ‘탠덤(Tandem)’기술이 연구되고 있다. 태양광 파장을 흡수하는 광흡수층을 둘 이상 사용해 서로 다른 영역의 태양광을 모두 활용하는 전략이다. 이 기술의 상용화를 앞당길 방법을 국내 연구진이 개발해 주목받고 있다.
UNIST(총장 정무영) 신소재공학부 최경진 교수팀은 ‘투명 전도성 접착층(TCA)’을 이용하는 신개념 탠덤 태양전지를 개발했다. 이 전지는 광흡수층으로 ‘실리콘’과 ‘페로브스카이트’를 사용해 높은 효율을 얻었고 두 층의 연결부에 투명 전도성 접착층을 도입해 제조과정을 단순화했다. 제조과정이 간단해져 상용화 기대도 높아졌다.
태양전지는 반도체가 태양광에너지를 흡수하면서 나타나는 전자의 흐름을 이용해 전기를 생산하는 장치다. 얼마나 많은 태양광에너지를 전기로 바꾸느냐는 태양전지를 이루는 물질에 달려있다. 물질마다 받아들일 수 있는 태양광 파장 영역이 정해져 있어 흡수되지 못한 에너지는 열로 손실되거나 버려진다.
탠덤 태양전지는 광흡수층으로 두 가지 이상의 물질을 사용한다. 각 물질이 받아들이는 태양광 파장이 다르므로 흡수 가능한 에너지가 많고 따라서 효율도 높일 수 있다. 문제는 서로 다른 광흡수층을 연결하는 방식이다. 둘 사이가 매끄럽게 이어져야 에너지손실도 줄기 때문이다.
기존에는 실리콘 태양전지 위에 페로브스카이트 박막 쌓아 올리는 방식으로 탠덤 태양전지를 제작했다. 반면 광흡수율을 높이기 위해 만든 실리콘 기판의 피라미드 구조 때문에 페로브스카이트 박막이 제대로 코팅되기 어렵다.
이번 연구에서는 각각 완성된 실리콘 태양전지와 페로브스카이트 태양전지를 기계적으로 붙이는 간단한 방법을 제안했다. 투명 전도성 접착층(TCA)이 실리콘 기판에 있는 피라미드 구조 사이를 잘 메꾸기 때문에 두 층 사이가 매끄럽게 연결됐다. 또 전도성 접착층 내부에 있는 은(Ag)이 코팅된 고분자 나노입자들이 실리콘과 페로브스카이트 사이에 전자가 잘 이동하도록 도왔다.
제1저자인 최인영 UNIST 신소재공학과 석사과정 연구원은 “기존 적층형 구조의 탠덤 태양전지와 달리 부착형 탠덤 태양전지를 개발했다는 데 의의가 있다”라며 “투명 전도성 접착층은 서로 다른 광흡수층을 효과적으로 연결한다는 걸 확인했다”고 전했다.
이번 연구에 참여한 홍근기 신성이엔지 박사는 “적층형 탠덤 태양전지보다 훨씬 간편한 방식으로 제작할 수 있는 방식”이라며 “기존 실리콘 태양전지 제조시설을 그대로 이용할 수 있어 상용화 가능성이 크다”고 기대했다.
실제로 이번 연구에서는 현재 제조단가가 가장 낮은 실리콘 태양전지(p-Si Al-BSF Solar Cell)를 하부 태양전지로 활용해 가격 경쟁력도 갖출 수 있음을 확인했다.
최경진 교수는 “하부 태양전지로 PERC 구조의 실리콘 태양전지와 밴드갭 조절 기술이 적용된 페로브스카이트 태양전지를 적용한다면 24% 이상의 고효율 탠덤 태양전지 개발도 가능하다”고 전망했다.
이번 연구는 에너지분야에서 세계적 학술지인 ‘나노 에너지(Nano Energy)’ 22일 온라인판에 발표됐다. 연구 수행은 한국에너지기술평가원의 에너지기술개발사업과 한국동서발전의 지원으로 이뤄졌다.
☞ http://cafe.daum.net/sun8279 ‘한국태양광발전사업 동호회’ 카페 가입하여 각종 정보 확인 요.
[ 1TW=1,000GW, 1GW=1000MW, 1MW=1000KW ]
카페지기 서정진 전무 010-3678-4344, sjj9191@hanmail.net
■ [2차 부지분양 실시, 경기 안성시 미양면 진촌리 19년 08월부] 곤충사 + 태양광발전소, 200KW급 2개소, 224KW급 2개소, 합846KW, 한전접속 가능, 자세한 것은 위의 카페를 통하여 보시고, 전화, 문자, 이메일로 문의 바랍니다. --------------------------------------------- [1차 분양완료 08.05부] 19.07.24 경기 화성시 장안면 독정리 일대, 1차 곤충사육사+태양광발전 ‘부지분양’ 100KW, 200KW, 400KW급 총 1.6MW, 한전접속 가능, 자세한 것은 위의 카페를 통하여 보시고, 전화, 이메일로 문의 바랍니다. |
▶ESS를 태양광발전소에 설치를 원하시는 분들은 항상 문의 바랍니다. 상담해 드립니다. (Energy Storage System, 에너지 저장 시스템)
▶농촌 태양광 설치도 문의 바랍니다. 농·어업 및 축산업 종사자가 태양광 사업을 통해 소득증대를 도모할 수 있도록 평균금리 1.75%, 5년거치 10년분할 상환하는 저리의 정책자금을 지원하는 사업이며, 설치비의 90% 지원과 수시신청 가능해 농가 태양광발전 설치자금 쉽게 활용 가능함.
1. 태양광발전소용 부지 매입합니다(지목 임야는 제외, 4,000평 이상을 원하나, 2000평 규모도 가능함)
2. 태양광발전 개발행위허가 완료 후, 한전 접속량이 없어서 1MW이하 무한 접속 대기 중이면서, 공사 대기 중인 발전소 매수합니다, 단, PPA(전력수급계약)가 완료가 되어 있어야 합니다.
▶향후 ‘야간발전제도’에 활용(ESS) 가능함.
3. 한전 접속이 가능(완료)하며, ①부지매수 전후, ②인허가 중이거나, ③개발행위허가 완료 되었거나 ④혹은 공사를 바로 진행을 할 수가 있는, 발전소 매수합니다.
4. 상업발전 중인 태양광 발전소도 매수합니다.
----------------------------------------------------
■태양광발전소→ 전남해남 35MW공사완료, 영암 25MW 공사 중(19년 02월),
전남지역 100KW 급(43개소 4.3MW 분양완료 및 개발행위허가 진행 중 19년 04월), 신안 500KW급 20개소(10MW) 분양 완료 및 개발행위허가 완료(공사 시작,19년 02월).
▶전국의 땅 ,건축물(공장,창고,빌딩,상가,축사,동식물재배사,기타) 태양광발전소, 주택 ’3KW‘ 설치 문의요 , 농업진흥구역에 건축물 위 태양광설치와 영농형 태양광설치 문의 요
▶ESS (에너지저장장치 ) 설치 및 임대, 임야 가중치 1.0에서 0.7로 하향으로 수익보전 대안 ESS 설치 권장 (18.05.18), 태양광+ESS 설치 문의 환영.
※은퇴,명퇴,희망퇴직,일정 자본 보유자와 귀농과 귀촌, 사업 업종 전환자(건물 임대업, 개인사업, 자영업, 기타), 안정적인 수익사업으로 태양광발전사업을 권장합니다.
카페지기 서정진 전무 010-3678-4344, sjj9191@hanmail.net