연구는 새로운 전체 페로브스카이트 탠덤을 설명합니다. 태양의 전력을 생산하기 위해 태양의 에너지를 활용하는 저렴하고 효율적인 방법을 제공할 수 있는 잠재력을 가진 전지
재생 불가능한 자원에 대한 우리의 의존 에너지 석탄, 석유, 가스와 같은 화석연료라고 불리는 화석연료는 인류와 환경에 엄청난 부정적인 영향을 미치고 있습니다. 화석 연료의 연소는 온실 효과를 가중시키고 지구 온난화를 유발하고 서식지를 파괴하며 대기, 수질 및 토지 오염을 유발하고 공중 보건에 영향을 미칩니다. 도움이 될 수 있는 지속 가능한 기술을 구축하는 것이 시급합니다. 힘 청정 에너지를 사용하는 세상. 태양 에너지 기술은 가장 풍부한 재생 가능 에너지원인 태양의 빛을 활용하고 이를 전기 에너지 또는 전력으로 변환할 수 있는 방법 중 하나입니다. 유리한 요소 태양의 인간과 환경에 이롭다는 측면에서 에너지는 에너지 사용을 촉진하는 데 핵심적인 역할을 해왔습니다. 태양의 에너지.
실리콘은 일반적으로 사용되는 재료입니다. 태양의 세포 태양 전지 패널 오늘날 시장에서 구할 수 있는 것입니다. 광전지 과정 태양의 세포는 추가 연료를 사용하지 않고도 햇빛을 전기로 변환할 수 있습니다. 실리콘의 설계 및 효율성 태양의 패널은 제조 및 기술의 발전으로 인해 수십 년 동안 크게 개선되었습니다. 광전지 효율 태양의 세포는 햇빛의 형태이고 전기로 변환될 수 있는 에너지의 일부로 정의됩니다. 태양광 효율과 전체 비용은 두 가지 주요 제한 요소입니다. 태양의 오늘 패널.
실리콘 외에도 태양의 세포, 탠덤 태양의 태양 스펙트럼의 모든 섹션에 최적화되어 전체 효율성을 높이는 특정 셀이 사용되는 셀도 있습니다. 페로브스카이트라고 불리는 물질은 햇빛, 즉 태양 스펙트럼의 또 다른 부분에서 고에너지 청색 광자를 흡수하는 데 있어서 실리콘보다 더 나은 것으로 간주됩니다. 페로브스카이트는 다결정 물질(일반적으로 메틸암모늄 납 삼할로겐화물(CH3NH3PbX3, 여기서 X는 요오드, 브롬 또는 염소 원자임))입니다. 페로브스카이트는 햇빛 흡수층으로 가공하기 쉽습니다. 이전 연구에서는 실리콘과 페로브스카이트를 태양 전지로 결합했습니다. 페로브스카이트 셀과 함께 노란색, 빨간색 및 근적외선 광자를 흡수하여 전력 생산을 거의 두 배로 늘릴 수 있습니다.
에 발표 된 새로운 연구에서 과학 지난 3월 25일, 연구자들은 최대 3%의 효율을 제공하는 모든 페로브스카이트 직렬형 태양전지를 처음으로 개발했습니다. 이 물질은 납-주석 혼합 저밴드 갭 페로브스카이트 필름((FASnI0.6)3 MAPbI0.4)XNUMX라고 불립니다. 포름아미디늄의 경우 FA, 메틸암모늄의 경우 MA). 주석은 공기 중의 산소와 반응하여 결정 격자에 결함을 생성하여 전하의 이동을 방해할 수 있다는 단점이 있습니다. 태양의 세포로 인해 세포의 효율성이 제한됩니다. 연구원들은 페로브스카이트의 주석이 산소와 반응하는 것을 방지하는 방법을 찾았습니다. 그들은 납-주석 혼합 저밴드 갭 페로브스카이트 필름의 구조적 및 광전자적 특성을 크게 향상시키기 위해 구아니디늄 티오시아네이트라는 화합물을 사용했습니다. 화합물 구아니디늄 티오시아네이트는 페로브스카이트 결정을 코팅합니다. 태양의 필름을 흡수하여 산소가 내부로 들어가 주석과 반응하는 것을 방지합니다. 이는 곧바로 태양전지의 효율을 18%에서 20%로 향상시킵니다. 또한 이 신소재를 기존에 사용되는 고흡수성 상부 페로브스카이트 층과 결합하면 효율이 25%까지 더욱 높아진다.
현재 연구는 모든 페로브스카이트 박막을 사용하는 탠덤 태양 전지의 설계를 처음으로 설명하며 이 기술은 언젠가 태양 전지의 실리콘을 대체할 수 있습니다. 새로운 재료는 고품질이며 저렴하며 제조가 간단하지만 실리콘 및 실리콘-페로브스카이트 탠덤 전지에 비해 비용이 저렴합니다. 페로브스카이트는 실리콘에 비해 인공 재료이며 페로브스카이트 기반 태양 전지판은 유연하고 가벼우며 반투명합니다. 현재 소재가 실리콘 페로브스카이트 기술의 효율성을 능가하려면 시간이 좀 걸릴 것입니다. 그럼에도 불구하고, 페로브스카이트 기반 다결정 필름은 다른 요소를 방해하지 않으면서 최대 30%의 효율을 제공할 수 있는 탠덤 태양 전지를 설계할 가능성이 있습니다. 환경에 대한 영향을 줄이기 위해 재료를 견고하고 안정적이며 재활용 가능하게 만들기 위해서는 추가 연구가 필요합니다. 태양 에너지 부문은 가장 빠르게 성장하는 분야 중 하나이며 궁극적인 목표는 청정 에너지에 대한 유망한 대안을 찾는 것입니다.
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출처
Tong J. et al. 2019 Sn-Pb 페로브스카이트에서 >1μs의 캐리어 수명은 효율적인 전체 페로브스카이트 탠덤 태양 전지를 가능하게 합니다. 과학, 364(6439). https://doi.org/10.1126/science.aav7911
