스페인 연구진, 흡수층 통합 방식 기반 태양전지 분류 체계 제안
pv magazine · · EnergyNews 요약
스페인 레온대학교 연구진이 기존의 '세대(generation)' 중심 태양광 기술 분류를 대체하는 새로운 분류 체계를 제안했다. 새 체계는 흡수층이 소자에 어떻게 통합되는지와 광변환·전하수송을 지배하는 물리적 메커니즘을 기준으로 기술을 네 그룹으로 나눈다.
첫 번째 그룹은 흡수층이 구조적 기판 역할을 하는 웨이퍼 기반 기술(Al-BSF, PERC, TOPCon, HJT, 후면전극 구조)이고, 두 번째는 수동 기판 위에 박막으로 증착되는 기술(박막 실리콘, CdTe, CIGS, CZTS, 페로브스카이트, OPV)이다. 세 번째는 결정질 기판에 에피택셜 성장시킨 III-V 흡수층(GaAs, 다중접합)으로 최고 효율을 내지만 고가 기판과 정밀한 성장 공정이 필요하다고 설명했고, 네 번째는 염료감응(DSSC)·양자점(QDSC) 등 감응형·양자구속 시스템이다.
연구 결과는 'Rethinking the classification of photovoltaic technologies through absorber integration' 논문으로 학술지 Solar Energy에 게재됐으며, 교신저자 Ana-María Diez-Suárez는 이 분류가 아키텍처·작동·열화를 연결하는 공통 언어를 제공한다고 밝혔다.
이 글에 나온 용어
태양광 발전(PV)
photovoltaic
태양광 발전(PV)은 반도체로 만든 태양전지에 빛이 닿을 때 전자가 이동하면서 전기가 발생하는 광전효과를 이용해 햇빛을 직류 전기로 바꾸는 발전 방식이다. 태양의 열로 물을 끓여 터빈을 돌리는 태양열 발전과는 원리가 다르다. 발전 설비는 태양전지 셀을 모아 만든 모듈, 직류를 교류로 바꾸는 인버터, 계통 연계 설비로 구성된다. 연료가 필요 없고 기계적 회전 부품이 적어 운전이 단순하지만, 발전량이 일사량과 계절·시간·날씨에 따라 변한다는 점이 계통 운영에서 중요하게 다뤄진다. 실무에서는 설비용량(kW 또는 MW)과 실제 생산한 전력량(kWh 또는 MWh)을 구분해 관리하고, 두 값의 관계를 이용률로 표현한다.
페로브스카이트
perovskite
페로브스카이트는 ABX₃ 형태의 결정 구조를 가리키는 이름이며, 태양광 분야에서는 이 구조를 갖는 금속 할라이드 화합물을 광흡수층으로 쓰는 태양전지를 뜻한다. 용액을 바르거나 인쇄하는 저온 공정으로 박막을 만들 수 있어, 고온·고진공 공정이 필요한 결정질 실리콘과 제조 방식이 다르다. 조성을 바꿔 빛을 흡수하는 파장 대역(밴드갭)을 조절할 수 있다는 점이 특징이어서, 실리콘 셀 위에 페로브스카이트 셀을 올려 서로 다른 파장을 나눠 흡수하게 하는 탠덤 구조 연구가 활발하다. 이 방식은 단일 접합 셀의 이론적 효율 한계를 넘어설 수 있는 경로로 다뤄진다. 다만 수분·산소·열·자외선에 의한 열화와 대면적 균일 코팅이 상용화 단계에서 검증 대상이며, 내구성은 IEC 61215 같은 표준 시험 절차로 평가한다.
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