중국 연구진, 27.39% 효율 역구조 페로브스카이트 태양전지 제작
pv magazine · · EnergyNews 요약
중국 허베이공업대학, 자싱난후대학, 톈진대학 연구진이 새로운 분자 설계 방식을 적용한 역구조(p-i-n) 페로브스카이트 태양전지를 제작했다. 연구진은 아다만테인 골격에 두 개의 카르복시메틸 배위기를 결합한 첨가제 ADA-DA를 사용해 미배위 납 이온(Pb²⁺)을 결합시키는 '입체 차단 이중 자리 킬레이션(SGDC)' 전략을 제시했다.
표준 조도 조건에서 소자는 27.39%의 광전변환효율을 기록했으며, 해당 전략을 적용하지 않은 기준 셀은 26.24%였고 결과는 비공개 제3자 인증기관이 검증했다고 밝혔다. 양면 미니모듈로 확대한 결과 유리/ITO 측 조사 시 163.93㎠ 13셀 모듈이 최고 22.21%, IZO 측 조사 시 151.32㎠ 12셀 모듈이 최고 22.33% 효율을 나타냈다.
151.32㎠ 모듈은 연속 백색 LED 조사 5,000시간 이상에서 출력이 1,028.5mW에서 1,024.1mW로 감소해 99.6%를 유지했으며, 연구 결과는 학술지 Joule에 게재됐다.
이 글에 나온 용어
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.
셀 효율%
cell efficiency
셀 효율은 태양전지 셀에 들어온 태양광 에너지 중 몇 %가 전기 에너지로 바뀌는지를 나타내는 지표로, 단위는 %다. 표준시험조건(STC: 일사강도 1,000 W/m², 셀 온도 25 ℃, 대기질량 AM 1.5)에서 측정한 값을 기준으로 비교하며, 조건이 다르면 같은 셀이라도 측정값이 달라진다. 효율이 높을수록 같은 면적에서 더 큰 출력(W)을 얻으므로, 설치 면적이 제한된 지붕이나 부지에서 특히 중요하다. 실무에서는 셀 효율과 모듈 효율을 구분하는데, 셀 사이 간격과 프레임 때문에 모듈 효율은 셀 효율보다 낮게 나온다. 제품 선택 시에는 효율 %만이 아니라 온도계수, 연간 출력 저하율, 면적당 출력(W/m²)을 함께 본다.
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