혁신적인 페롭 스카이 트 태양 전지는 게임 체인저가 될 수있다.

혁신적인 페롭 스카이 트 태양 전지는 게임 체인저가 될 수있다.

내가 태양 전지로 일하는 사람들에게 내가 말할 때마다 똑같은 두 가지 질문을한다. 그들은 정말로 싸게 될 것인가? 나 좀 잡아 줄 수 있니? 두 번째 질문에 대한 대답은 '아니오'인 반면 첫 번째 질문에 대한 대답은 훨씬 긍정적입니다. 해마다 태양 전지 패널은 가격이 급락하고 있으며, 빛을 에너지로 전환 할 수있는 효율성이 향상되었습니다.

동시에 화석 연료 비용은 계속 상승하고 있으며 앞으로 몇 년 안에 비용이 겹치는 지점에 도달하게 될 것입니다. 몇몇 숫자는 건의한다 이것은 벌써 일어 났을지도 모른다. 문제는 태양 에너지가 화석 연료를 에너지를 생산하는 가장 저렴한 수단으로 대신 할 수 있는지 아닌지입니다.

이것이 태양 광 산업에 엄청난 향상을 가져 왔지만 오늘날 태양열 분야의 주요 흥분은 새로운 종류의 물질로 인한 것입니다. 페 로브 스카이 트. 셰필드 대학 (University of Sheffield)의 연구자들이 페 로브 스카이 트 태양 전지를 스프레이 - 온 액체 (spray-on liquid)로 제조했다는 점에서, 더 많은 주류 물질의 가장 우수한 특성을 결합한 것은 매우 유연하다는 것이 입증되었습니다. 그래서 페 로브 스카이 테 (perovskite)는 무엇이며, 그 주위에 어떤 소란이 있습니까?

태양 전지는 빛에 반응하는 태양 전지 패널의 구성 요소로서 광전지 재료. 빛이이 물질에 닿으면 전자는 물질을 통과하여 자유롭게 움직입니다. 이러한 태양 전지의 구조를주의 깊게 설계하면 이러한 전자는 전류 흐름으로 수집 될 수 있습니다. 이것은 햇빛과 전기가있는 태양열 패널의 다소 마법적인 속성을 제공하는 과정입니다.

태양 전지 패널 내부

대체로 말하자면, 태양 전지는 두 개의 별개의 그룹으로 나눌 수있다. 즉, 실리콘과 같은 무기 광기 전성 물질 카드뮴 텔루 라이드, 및 특정 유기 화합물에 기초한 것 PCDTBT. 둘 다 각각 장점과 단점이 있습니다.

무기 물질은 이미 산업적으로 이미 확립되어있어 20 % 이상의 효율로 빛을 전기로 변환하고 25 년 수명 이상의 태양 전지 패널을 만들 수 있습니다. 단점은 실리콘과 함께 요구되는 원자재가 비쌀 수 있다는 것입니다.

유기 태양 전지는 잠재적으로 값이 싼 재료를 기반으로하고 있으며 액체 용액으로 제조 할 수있어 매우 빠르고 저렴하게 제조 할 수 있습니다. 그러나 실험실 규모에서도 유기 태양 전지는 10 % 이상의 효율을 달성하기 위해 노력합니다. 결정적으로 유기 화합물은 빛 아래에서 점차적으로 분해되어 종종 패널 수명을 수년 또는 수주 단위로 줄입니다. 따라서 이러한 유기 물질은 거의 6 개월마다 지붕을 오르지 않아도된다는 생각을 좋아하지 않으므로 태양 전지판을 만드는 데 거의 사용되지 않았습니다. 이상적으로 우리는 유기 재료의 초저가 비용으로 무기 재료의 성능과 장기 안정성을 갖춘 태양 전지를 원합니다.


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Perovskite 입력

지난 몇 년 동안 태양 에너지 연구는 주목할만한 새로운 종류의 물질의 출현을 목격했습니다. 페 로브 스카이 트. 이것은 하이브리드 유기 - 무기 물질, 본질적으로 무기 요소가 부착 된 유기 화합물이다. 페 로브 스카이 트는 특정 미네랄에서 자연적으로 발생하는 특정 유형의 결정 구조를 나타냅니다. 이러한 하이브리드 화합물은이 결정 구조를 가지지 만 유기 암모니아와 무기 납의 요오드화물 또는 염화 납 분자가 부착 된 메틸기의 복잡한 조합이기도합니다.

이러한 자료를 둘러싼 흥분의 이유는 그들이 개발 한 솔직한 엄청난 속도입니다. 이전에는 새로운 물질이 발견 될 때마다 심지어 10 %의 효율 률에 도달하기 위해 20-10 년의 연구가 필요했습니다. 페롭 스카이 트 태양 전지는 2012에서만 등장했지만 이미 효율 19 % 이상. 이러한 발달 속도는 태양 연구에서 전례가없는 것입니다.

하이브리드 재료뿐만 아니라 무기 재료와 마찬가지로 우수한 효율을 자랑하는 페 로브 스카이 트는 유기 태양 광 재료의 액체 용액으로의 적용 능력을 이용할 수 있습니다. 이것은 셰필드 대학 (University of Sheffield)의 David Lidzey 교수가 페 로브 스카이 트를 액체 물질로 분무하여 기판 물질에 뿌려 놓은 것입니다. 이를 통해 태양 전지를 대량 생산 및 저렴한 비용으로 제조 할 수 있습니다.

Perovskites의 미래

미래의 모든 태양 전지가 페 로브 스카이 트를 기반으로 할 것인가? 말하기에는 너무 이릅니다. 많은 이점을 가지고 있지만 극복해야 할 핵심 과제가 여전히 많이 있습니다.

소재의 납 함유량에 따른 잠재적 인 환경 영향에 관한 질문이 있습니다 (납 요구량을 제거하기위한 작업이 진행 중임). 그리고 생산이 유용한 상업용 크기로 얼마나 쉽게 확장 될 수 있는지에 대한 질문이 있습니다. 유기 태양 전지와 마찬가지로 장기 안정성도 매우 의심스럽고 습기에 특히 민감합니다. 물을 몇 방울 떨어 뜨리면 재료가 완전히 파괴 될 수 있습니다.

따라서 옥외에서 수 십 년간 생존 할 수있는 페 로브 스카이 트 태양 전지판 모듈을 제작하는 것은 여전히 ​​가능할 수 있습니다. 실제로 가능하다는 보장은 없습니다. 그러나 확실한 것은 페 로브 스카이 (perovskite) 태양 전지의 잠재 성은 엄청나 다. 그리고 물질의 약속이 실현 될 수 있다면 그것은 태양 에너지의 능력에 완전히 혁명을 일으킬 수있다.

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저자에 관하여

메이저 존Jon Major는 University of Liverpool의 리서치 펠로우입니다. 그의 연구 분야는 박막, 광전지, 반도체 및 투명 도체를 포함합니다.

공개 성명서 : 대화Jon Major는 국가 SUPERGEN 'supersolar'연구 컨소시엄과 제휴하고 있습니다.


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